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JP6855012B2 - Measuring equipment, lithography systems, and device manufacturing methods - Google Patents

Measuring equipment, lithography systems, and device manufacturing methods Download PDF

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JP6855012B2 JP2020003472A JP2020003472A JP6855012B2 JP 6855012 B2 JP6855012 B2 JP 6855012B2 JP 2020003472 A JP2020003472 A JP 2020003472A JP 2020003472 A JP2020003472 A JP 2020003472A JP 6855012 B2 JP6855012 B2 JP 6855012B2
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Description

本発明は、計測装置、リソグラフィシステム、並びにデバイス製造方法に係り、特に基板上に形成された複数のマークの位置情報を計測する計測装置、該計測装置による複数のマークの位置情報の計測が終了した基板が載置される基板ステージを有する露光装置と前記計測装置とを備えるリソグラフィシステム、並びに前記リソグラフィシステムを用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a measuring device, a lithography system, and a device manufacturing method, and in particular, a measuring device that measures the position information of a plurality of marks formed on a substrate, and the measurement of the position information of a plurality of marks by the measuring device is completed. The present invention relates to a lithography system including an exposure apparatus having a substrate stage on which a substrate is placed and the measuring apparatus, and a device manufacturing method using the lithography system.

半導体素子等を製造するリソグラフィ工程では、ウエハあるいはガラスプレート等の基板(以下、ウエハと総称する)上に多層の回路パターンを重ね合わせて形成するが、各層間での重ね合わせ精度が悪いと、半導体素子等は所定の回路特性を発揮することができず、場合によっては不良品ともなる。このため、通常、ウエハ上の複数のショット領域の各々に予めマーク(アライメントマーク)を形成しておき、露光装置のステージ座標系上におけるそのマークの位置(座標値)を検出する。しかる後、このマーク位置情報と新たに形成されるパターン(例えばレチクルパターン)の既知の位置情報とに基づいて、ウエハ上の1つのショット領域をそのパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。 In a lithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, a multilayer circuit pattern is formed by superimposing a multilayer circuit pattern on a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, collectively referred to as a wafer). A semiconductor element or the like cannot exhibit a predetermined circuit characteristic, and in some cases, it becomes a defective product. Therefore, usually, a mark (alignment mark) is formed in advance in each of a plurality of shot regions on the wafer, and the position (coordinate value) of the mark on the stage coordinate system of the exposure apparatus is detected. After that, based on this mark position information and the known position information of the newly formed pattern (for example, a reticle pattern), wafer alignment is performed to align one shot area on the wafer with respect to the pattern. ..

ウエハアライメントの方式として、スループットとの兼ね合いから、ウエハ上のいくつかのショット領域(サンプルショット領域又はアライメントショット領域とも呼ばれる)のみのアライメントマークを検出し、ウエハ上のショット領域の配列を統計的手法で算出するエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)が主流となっている。 As a wafer alignment method, an alignment mark of only some shot areas (also called a sample shot area or an alignment shot area) on the wafer is detected in consideration of throughput, and the arrangement of the shot areas on the wafer is a statistical method. Enhanced Global Alignment (EGA) calculated in is the mainstream.

しかるに、リソグラフィ工程において、ウエハ上に重ね合わせ露光を行う場合、レジスト塗布、現像、エッチング、CVD(ケミカル・ベイパー・デポジション)、CMP(ケミカル・メカニカル・ポリッシング)などのプロセス処理工程を経たウエハには、そのプロセス起因で前層のショット領域の配列に歪みが生じることがあり、その歪みが重ね合わせ精度の低下の要因となり得る。かかる点に鑑み、近時の露光装置は、ウエハの1次成分のみならず、プロセス起因で生じるショット配列の非線形成分等を補正するグリッド補正機能等を有している(例えば、特許文献1参照)。 However, in the lithography process, when overlay exposure is performed on a wafer, the wafer has undergone process processing processes such as resist coating, development, etching, CVD (chemical vapor deposition), and CMP (chemical mechanical polishing). The process may cause distortion in the arrangement of the shot region of the previous layer, and the distortion can cause a decrease in overlay accuracy. In view of this point, the recent exposure apparatus has a grid correction function for correcting not only the primary component of the wafer but also the non-linear component of the shot array caused by the process (see, for example, Patent Document 1). ).

しかるに、集積回路の微細化に伴い重ね合わせ精度の要求が次第に厳しくなっており、より高精度な補正を行うため、サンプルショット領域の数を増やすこと、すなわち検出すべきマークの数を増やすことが必要不可欠である。また、ウエハが載置されるステージを2つ備えたツインステージタイプの露光装置では、1つのステージ上でウエハに対する露光が行われるのと並行して、もう1つのステージ上でウエハ上のマークの検出等を実行することができるため、スループットを極力低下させず、サンプルショット領域の数を増やすことが可能である。 However, with the miniaturization of integrated circuits, the requirement for overlay accuracy is becoming stricter, and in order to perform more accurate correction, it is necessary to increase the number of sample shot areas, that is, increase the number of marks to be detected. It is indispensable. Further, in a twin-stage type exposure apparatus provided with two stages on which a wafer is placed, the mark on the wafer is displayed on the other stage in parallel with the exposure of the wafer on one stage. Since detection and the like can be executed, it is possible to increase the number of sample shot regions without reducing the throughput as much as possible.

しかしながら、今や重ね合わせ精度に対する要求はさらに厳しくなっており、たとえツインステージタイプの露光装置であっても、スループットを低下させることなく、要求される重ね合わせ精度を実現するのに十分な数のマークを検出することは困難になっている。 However, the requirements for overlay accuracy are now even more stringent, and even twin-stage type exposure equipment has a sufficient number of marks to achieve the required overlay accuracy without reducing throughput. Has become difficult to detect.

米国出願公開第2002/0042664号明細書US Application Publication No. 2002/0042664

第1の態様によれば、基板に形成されたマークの位置情報を計測する計測装置であって、前記基板に形成されたマークを検出するマーク検出系と、前記基板を保持して移動可能なステージと、前記ステージを移動可能に支持するベース部材と、前記ベース部材に対する前記ステージの位置情報を取得する第1位置計測系と、前記ベース部材と前記マーク検出系との相対位置情報を取得する第2位置計測系と、前記ステージに保持された前記基板表面の高さ情報を取得する検出系と、を備え、前記第1位置計測系が取得した前記ステージの位置情報と、前記第2位置計測系が取得した前記相対位置情報と、前記マーク検出系で検出したマーク検出結果とに基づいて、前記マークの位置情報を取得する計測装置が、提供される。 According to the first aspect, it is a measuring device that measures the position information of the mark formed on the substrate, the mark detection system for detecting the mark formed on the substrate, and the substrate can be held and moved. The stage, the base member that movably supports the stage, the first position measurement system that acquires the position information of the stage with respect to the base member, and the relative position information between the base member and the mark detection system are acquired. A second position measurement system and a detection system for acquiring height information of the substrate surface held on the stage are provided, and the position information of the stage acquired by the first position measurement system and the second position are provided. A measuring device for acquiring the position information of the mark based on the relative position information acquired by the measurement system and the mark detection result detected by the mark detection system is provided.

第2の態様によれば、第1の態様に係る計測装置と、前記計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を計測するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備えるリソグラフィシステムが、提供される。 According to the second aspect, the substrate stage includes a measuring device according to the first aspect, and a substrate stage on which the substrate on which the measurement of the position information of the plurality of marks by the measuring apparatus has been completed is placed. An exposure in which alignment measurement for measuring the position information of a part of a plurality of marks selected from a plurality of marks on the substrate and exposure for exposing the substrate with an energy beam are performed on the substrate placed on the substrate. A lithography system comprising an apparatus is provided.

第3の態様によれば、第2の態様に係るリソグラフィシステムを用いて基板を露光し現像することと、デバイスパターンが形成された前記基板を複数のチップに分割することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。 According to the third aspect, device manufacturing including exposing and developing a substrate using the lithography system according to the second aspect, and dividing the substrate on which a device pattern is formed into a plurality of chips. The method is provided.

第1の実施形態に係る計測装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図2(A)は、図1の計測装置の一部省略した正面図(−Y方向から見た図)、図2(B)は、マーク検出系の光軸AX1を通るXZ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。FIG. 2A is a front view (viewed from the −Y direction) in which a part of the measuring device of FIG. 1 is omitted, and FIG. 2B is a cross section taken along an XZ plane passing through the optical axis AX1 of the mark detection system. It is sectional drawing which partially omitted the measuring apparatus. マーク検出系の光軸AX1を通るYZ平面で断面した計測装置の一部省略した断面図である。It is sectional drawing which partially omitted the measuring apparatus which cross-sectioned in the YZ plane passing through the optical axis AX1 of a mark detection system. 図4(A)は、第1位置計測システムのヘッド部を示す斜視図、図4(B)は、第1位置計測システムのヘッド部の平面図(+Z方向から見た図)である。FIG. 4A is a perspective view showing the head portion of the first position measurement system, and FIG. 4B is a plan view (viewed from the + Z direction) of the head portion of the first position measurement system. 第2位置計測システムの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the 2nd position measurement system. 第1の実施形態に係る計測装置の制御系を中心的に構成する制御装置の入出力関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the input / output relation of the control apparatus which mainly constitutes the control system of the measurement apparatus which concerns on 1st Embodiment. 1ロットのウエハを処理する際の制御装置の処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。It is a flowchart corresponding to the processing algorithm of the control device at the time of processing 1 lot of wafers. 第2の実施形態に係るリソグラフィシステムの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the lithography system which concerns on 2nd Embodiment. 図8に示される露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus shown in FIG. 露光装置が備える露光制御装置の入出力関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the input / output relation of the exposure control apparatus provided in the exposure apparatus. 変形例に係るリソグラフィシステムの全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the whole structure of the lithography system which concerns on a modification.

《第1の実施形態》
以下、第1の実施形態について図1〜図7に基づいて説明する。図1には、第1の実施形態に係る計測装置100の構成が斜視図にて概略的に示されている。なお、図1に示される計測装置100は、実際には、チャンバと、該チャンバの内部に収容された構成部分とで構成されるが、本実施形態では、チャンバに関する説明は省略する。本実施形態では、後述するようにマーク検出系MDSが設けられており、以下では、マーク検出系MDSの光軸AX1の方向をZ軸方向とし、これに直交する面内で、後述する可動ステージが長ストロークで移動する方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、Z軸回りの回転(傾斜)方向を、それぞれθx、θy及びθz方向として、説明を行う。ここで、マーク検出系MDSは、側面視(例えば+X方向から見て)L字状の外形を有し、その下端(先端)には円筒状の鏡筒部41が設けられ、鏡筒部41の内部には、Z軸方向の光軸AX1を有する複数のレンズエレメントから成る光学系(屈折光学系)が収納されている。本明細書では、説明の便宜上から鏡筒部41の内部の屈折光学系の光軸AX1を、マーク検出系MDSの光軸AX1と称している。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. 1 schematically shows the configuration of the measuring device 100 according to the first embodiment in a perspective view. The measuring device 100 shown in FIG. 1 is actually composed of a chamber and a component portion housed inside the chamber, but in the present embodiment, the description of the chamber will be omitted. In the present embodiment, the mark detection system MDS is provided as described later. In the following, the direction of the optical axis AX1 of the mark detection system MDS is the Z-axis direction, and a movable stage described later is provided in a plane orthogonal to the Z-axis direction. The direction in which is moved in a long stroke is the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is the X-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are θx, θy, and θz, respectively. The direction will be explained. Here, the mark detection system MDS has an L-shaped outer shape when viewed from the side (for example, when viewed from the + X direction), and a cylindrical lens barrel portion 41 is provided at the lower end (tip) thereof, and the lens barrel portion 41 is provided. Inside, an optical system (refractive optical system) composed of a plurality of lens elements having an optical axis AX1 in the Z-axis direction is housed. In this specification, for convenience of explanation, the optical axis AX1 of the refractive optics system inside the lens barrel portion 41 is referred to as the optical axis AX1 of the mark detection system MDS.

図2(A)には、図1の計測装置100の正面図(−Y方向から見た図)が一部省略して示され、図2(B)には、光軸AX1を通るXZ平面で断面した計測装置100の断面図が一部省略して示されている。また、図3には、光軸AX1を通るYZ平面で断面した計測装置100の断面図が一部省略して示されている。 FIG. 2 (A) shows a front view (viewed from the −Y direction) of the measuring device 100 of FIG. 1 partially omitted, and FIG. 2 (B) shows an XZ plane passing through the optical axis AX1. The cross-sectional view of the measuring device 100 cross-sectionald in is shown with some omissions. Further, FIG. 3 shows a cross-sectional view of the measuring device 100 cross-sectionald in a YZ plane passing through the optical axis AX1 with a part omitted.

計測装置100は、図1に示されるように、光軸AX1に直交するXY平面にほぼ平行な上面を有する定盤12と、定盤12上に配置され、ウエハWを保持して定盤12に対してX軸及びY軸方向に所定ストロークで可動し、かつZ軸、θx、θy及びθz方向に微小移動(微小変位)が可能なウエハスライダ(以下、スライダと略記する)10と、スライダ10を駆動する駆動システム20(図1では不図示、図6参照)と、スライダ10の定盤12に対するX軸、Y軸、Z軸、θx、θy及びθzの各方向(以下、6自由度方向と表記する)の位置情報を計測する第1位置計測システム30(図1では不図示、図3、図6参照)と、スライダ10に搭載された(保持された)ウエハW上のマークを検出するマーク検出系MDSを有する計測ユニット40と、マーク検出系MDS(計測ユニット40)と定盤12との相対的な位置情報を計測する第2位置計測システム50(図1では不図示、図6参照)と、駆動システム20によるスライダ10の駆動を制御しつつ、第1位置計測システム30による計測情報及び第2位置計測システム50による計測情報を取得し、マーク検出系MDSを用いてスライダ10に保持されたウエハW上の複数のマークの位置情報を求める制御装置60(図1では不図示、図6参照)と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the measuring device 100 has a platen 12 having an upper surface substantially parallel to the XY plane orthogonal to the optical axis AX1 and a platen 12 arranged on the platen 12 and holding the wafer W. A wafer slider (hereinafter abbreviated as slider) 10 that can move in the X-axis and Y-axis directions with a predetermined stroke and can move minutely (small displacement) in the Z-axis, θx, θy, and θz directions, and a slider. The drive system 20 for driving 10 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) and the X-axis, Y-axis, Z-axis, θx, θy, and θz directions of the slider 10 with respect to the platen 12 (hereinafter, 6 degrees of freedom). The first position measurement system 30 (not shown in FIG. 1, see FIGS. 3 and 6) for measuring the position information of the direction) and the mark on the wafer W mounted (held) on the slider 10 are marked. A second position measurement system 50 that measures the relative position information between the measurement unit 40 having the mark detection system MDS to be detected, the mark detection system MDS (measurement unit 40), and the platen 12 (not shown in FIG. 1, FIG. 6) and while controlling the drive of the slider 10 by the drive system 20, the measurement information by the first position measurement system 30 and the measurement information by the second position measurement system 50 are acquired, and the slider 10 is acquired by using the mark detection system MDS. A control device 60 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) for obtaining position information of a plurality of marks on the wafer W held on the wafer W is provided.

定盤12は、平面視矩形(又は正方形)の直方体部材から成り、その上面は平坦度が非常に高くなるように仕上げられて、スライダ10の移動の際のガイド面が形成されている。定盤12の素材としては、ゼロ膨張材料とも呼ばれる低熱膨張率の材料、例えばインバー型合金、極低膨張鋳鋼、あるいは極低膨張ガラスセラミックスなどが用いられている。 The surface plate 12 is made of a rectangular parallelepiped member having a rectangular shape (or a square) in a plan view, and its upper surface is finished so as to have a very high flatness, and a guide surface for moving the slider 10 is formed. As the material of the surface plate 12, a material having a low coefficient of thermal expansion, which is also called a zero expansion material, for example, an Invar type alloy, an ultra-low expansion cast steel, an ultra-low expansion glass ceramic, or the like is used.

定盤12には、−Y側の面のX軸方向の中央部に1箇所、+Y側の面のX軸方向の両端部に各1箇所、合計で3箇所に底部が開口した切り欠き状の空所12aが形成されている。図1では、その3箇所の空所12aのうち、−Y側の面に形成された空所12aが示されている。それぞれの空所12aの内部には、除振装置14が配置されている。定盤12は、床F上に設置された平面視矩形のベースフレーム16のXY平面に平行な上面上で3つの除振装置14によって、上面がXY平面にほぼ平行となるように3点支持されている。なお、除振装置14の数は、3つに限られない。 The surface plate 12 has a notch shape with a bottom opening at one location in the center of the surface on the -Y side in the X-axis direction and one location at both ends of the surface on the + Y side in the X-axis direction, for a total of three locations. The vacant space 12a is formed. In FIG. 1, of the three vacant spaces 12a, the vacant space 12a formed on the surface on the −Y side is shown. A vibration isolator 14 is arranged inside each of the vacant spaces 12a. The surface plate 12 is supported at three points by three vibration isolators 14 on the upper surface parallel to the XY plane of the rectangular base frame 16 in a plan view installed on the floor F so that the upper surface is substantially parallel to the XY plane. Has been done. The number of vibration isolators 14 is not limited to three.

スライダ10は、図3に示されるように、底面の四隅に空気静圧軸受(エアベアリング)18が各1つ、合計4つ、それぞれの軸受面が、スライダ10の下面とほぼ同一面となる状態で取付けられており、これら4つのエアベアリング18から定盤12に向けて噴出される加圧空気の軸受面と定盤12の上面(ガイド面)との間の静圧(隙間内圧力)によって、スライダ10が、定盤12の上面上で所定のクリアランス(空隙、ギャップ)、例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持されている。本実施形態では、スライダ10は、ゼロ膨張材料の一種であるゼロ膨張ガラス(例えば、ショット社のゼロデュアなど)がその素材として用いられている。 As shown in FIG. 3, the slider 10 has one aerial static pressure bearing (air bearing) 18 at each of the four corners of the bottom surface, for a total of four, and each bearing surface is substantially the same as the lower surface of the slider 10. Static pressure (intra-gap pressure) between the bearing surface of the pressurized air ejected from these four air bearings 18 toward the surface plate 12 and the upper surface (guide surface) of the surface plate 12. The slider 10 is floated and supported on the upper surface of the surface plate 12 via a predetermined clearance (gap, gap), for example, a clearance of about several μm. In the present embodiment, the slider 10 is made of zero-expandable glass (for example, Zerodur manufactured by Schott AG), which is a kind of zero-expandable material.

スライダ10の上部には、ウエハWの直径より僅かに大きな内径の平面視円形の所定深さの凹部10aが形成され、凹部10aの内部にウエハWの直径とほぼ同じ直径のウエハホルダWHが配置されている。ウエハホルダWHとしては、バキュームチャック、静電チャック、あるいはメカニカルチャックなどを用いることができるが、一例として、ピンチャック方式のバキュームチャックが、用いられるものとする。ウエハWは、その上面が、スライダ10の上面とほぼ同一面にとなる状態で、ウエハホルダWHによって吸着保持されている。ウエハホルダWHには、複数の吸引口が形成されており、この複数の吸引口が不図示の真空配管系を介してバキュームポンプ11(図6参照)に接続されている。そして、バキュームポンプ11のオン・オフ等が、制御装置60によって制御される。なお、スライダ10とウエハホルダWHのいずれか一方、又は両方を「第1基板保持部材」と呼んでも良い。 A concave portion 10a having a predetermined depth in a circular shape in a plan view having an inner diameter slightly larger than the diameter of the wafer W is formed on the upper portion of the slider 10, and a wafer holder WH having a diameter substantially the same as the diameter of the wafer W is arranged inside the concave portion 10a. ing. As the wafer holder WH, a vacuum chuck, an electrostatic chuck, a mechanical chuck, or the like can be used, but as an example, a pin chuck type vacuum chuck is used. The wafer W is sucked and held by the wafer holder WH in a state where the upper surface thereof is substantially the same as the upper surface of the slider 10. A plurality of suction ports are formed in the wafer holder WH, and the plurality of suction ports are connected to the vacuum pump 11 (see FIG. 6) via a vacuum piping system (not shown). Then, the on / off of the vacuum pump 11 and the like are controlled by the control device 60. In addition, either one or both of the slider 10 and the wafer holder WH may be referred to as a "first substrate holding member".

また、スライダ10には、ウエハホルダWHに形成された例えば3つの円形開口を介して上下動し、ウエハ搬送系70(図1では不図示、図6参照)と協働してウエハをウエハホルダWH上にロードするとともにウエハをウエハホルダWH上からアンロードする上下動部材(不図示)が設けられている。上下動部材を駆動する駆動装置13が制御装置60によって制御される(図6参照)。 Further, the slider 10 moves up and down through, for example, three circular openings formed in the wafer holder WH, and moves the wafer on the wafer holder WH in cooperation with the wafer transfer system 70 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6). A vertical moving member (not shown) is provided to load the wafer and unload the wafer from the wafer holder WH. The drive device 13 that drives the vertical movement member is controlled by the control device 60 (see FIG. 6).

本実施形態では、ウエハホルダWHとして、一例として、直径300mmの300ミリウエハを吸着保持可能なサイズのものが用いられているものとする。なお、ウエハ搬送系70がウエハホルダWH上のウエハを、上方から非接触で吸引保持する非接触保持部材、例えばベルヌーイチャックなどを有している場合には、スライダ10に上下動部材を設ける必要はなく、ウエハホルダWHに上下動部材のための円形開口を形成する必要もない。 In the present embodiment, it is assumed that, as an example, a wafer holder WH having a size capable of adsorbing and holding a 300 mm wafer having a diameter of 300 mm is used. When the wafer transfer system 70 has a non-contact holding member for sucking and holding the wafer on the wafer holder WH from above, for example, a Bernoulli chuck, it is necessary to provide a vertical movement member on the slider 10. Therefore, it is not necessary to form a circular opening for the vertical movement member in the wafer holder WH.

図2(B)及び図3に示されるように、スライダ10の下面のウエハWよりも一回り大きい領域には、2次元グレーティング(以下、単にグレーティングと呼ぶ)RG1が水平(ウエハW表面と平行)に配置されている。グレーティングRG1は、X軸方向を周期方向とする反射型の回折格子(X回折格子)と、Y軸方向を周期方向とする反射型回折格子(Y回折格子)と、を含む。X回折格子及びY回折格子の格子線のピッチは、例えば1μmと設定されている。 As shown in FIGS. 2B and 3, a two-dimensional grating (hereinafter, simply referred to as a grating) RG1 is horizontal (parallel to the wafer W surface) in a region one size larger than the wafer W on the lower surface of the slider 10. ) Is placed. The grating RG1 includes a reflection type diffraction grating (X diffraction grating) whose periodic direction is the X-axis direction and a reflection type diffraction grating (Y diffraction grating) whose periodic direction is the Y-axis direction. The pitch of the grid lines of the X diffraction grating and the Y diffraction grating is set to, for example, 1 μm.

除振装置14は、能動型振動分離システム(いわゆるAVIS(Active Vibration Isolation System))であり、加速度計、変位センサ(例えば静電容量センサなど)、及びアクチュエータ(例えばボイスコイルモータなど)、並びにエアダンパとして機能するエアマウント等を備えている。除振装置14は、比較的高周波の振動を、エアマウント(エアダンパ)によって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振(制振)することができる。したがって、除振装置14は、定盤12とベースフレーム16との間で振動が伝達するのを回避することができる。なお、エアマウント(エアダンパ)に代えて、油圧式のダンパを用いても良い。 The vibration isolator 14 is an active vibration isolation system (so-called AVIS (Active Vibration Isolation System)), and includes an accelerometer, a displacement sensor (for example, a capacitance sensor), an actuator (for example, a voice coil motor), and an air damper. It is equipped with an air mount that functions as a function. The vibration isolator 14 can dampen relatively high-frequency vibrations by an air mount (air damper), and can also vibration isolation (vibration control) by an actuator. Therefore, the vibration isolator 14 can avoid transmission of vibration between the surface plate 12 and the base frame 16. A hydraulic damper may be used instead of the air mount (air damper).

ここで、エアマウントに加えてアクチュエータを設けているのは、エアマウントの気体室内の気体の内圧は高いため、制御応答が20Hz程度しか確保できないので、高応答の制御が必要な場合には、不図示の加速度計などの出力に応じてアクチュエータを制御する必要があるからである。但し、床振動などの微振動は、エアマウントによって除振される。 Here, the actuator is provided in addition to the air mount because the internal pressure of the gas in the gas chamber of the air mount is high and the control response can be secured only about 20 Hz. Therefore, when high response control is required, This is because it is necessary to control the actuator according to the output of an accelerometer (not shown). However, slight vibrations such as floor vibrations are eliminated by the air mount.

除振装置14の上端面は、定盤12に接続されている。エアマウントには、不図示の気体供給口を介して気体(例えば圧縮空気)を供給することが可能であり、エアマウントは、内部に充填された気体量(圧縮空気の圧力変化)に応じてZ軸方向に所定のストローク(例えば、1mm程度)で伸縮する。このため、3つの除振装置14それぞれが有するエアマウントを用いて定盤12の3箇所を下方から個別に上下動させることにより、定盤12及びこの上に浮上支持されたスライダ10を、Z軸方向、θx方向、及びθy方向それぞれの位置を任意に調整できるようになっている。また、除振装置14のアクチュエータは、定盤12を、Z軸方向に駆動するのみならず、X軸方向及びY軸方向にも駆動可能である。なお、X軸方向及びY軸方向への駆動量は、Z軸方向への駆動量に比べて小さい。3つの除振装置14は、制御装置60に接続されている(図6参照)。なお、3つの除振装置14のそれぞれが、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向に限らず、例えば6自由度方向に定盤12を移動できるアクチュエータを備えていても良い。制御装置60は、第2位置計測システム50によって計測されるマーク検出系MDS(計測ユニット40)と定盤12との相対的な位置情報に基づいて、後述する第1位置計測システム30のヘッド部32が固定される定盤12の6自由度方向の位置が、マーク検出系MDSに対して所望の位置関係を維持するように、3つの除振装置14のアクチュエータを常時リアルタイムで制御している。なお、3つの除振装置14の各々をフィード・フォワード制御しても良い。例えば、制御装置60は、第1位置計測システム30の計測情報に基づいて、3つの除振装置14の各々をフィード・フォワード制御するようにしても良い。なお、制御装置60による除振装置14の制御についてはさらに後述する。 The upper end surface of the vibration isolator 14 is connected to the surface plate 12. Gas (for example, compressed air) can be supplied to the air mount through a gas supply port (not shown), and the air mount responds to the amount of gas filled inside (change in pressure of compressed air). It expands and contracts in the Z-axis direction with a predetermined stroke (for example, about 1 mm). Therefore, by using the air mounts of the three vibration isolators 14 to move the surface plate 12 up and down individually from below, the surface plate 12 and the slider 10 floatingly supported on the surface plate 12 are moved to Z. The positions of the axial direction, the θx direction, and the θy direction can be arbitrarily adjusted. Further, the actuator of the vibration isolator 14 can drive the surface plate 12 not only in the Z-axis direction but also in the X-axis direction and the Y-axis direction. The drive amount in the X-axis direction and the Y-axis direction is smaller than the drive amount in the Z-axis direction. The three vibration isolation devices 14 are connected to the control device 60 (see FIG. 6). Each of the three vibration isolation devices 14 may be provided with an actuator capable of moving the surface plate 12 in, for example, 6 degrees of freedom direction, not limited to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. The control device 60 is the head portion of the first position measurement system 30, which will be described later, based on the relative position information between the mark detection system MDS (measurement unit 40) measured by the second position measurement system 50 and the surface plate 12. The actuators of the three vibration isolation devices 14 are constantly controlled in real time so that the position of the surface plate 12 to which the 32 is fixed in the direction of six degrees of freedom maintains a desired positional relationship with respect to the mark detection system MDS. .. Note that each of the three vibration isolation devices 14 may be feedforward controlled. For example, the control device 60 may feed-forward control each of the three vibration isolation devices 14 based on the measurement information of the first position measurement system 30. The control of the vibration isolator 14 by the control device 60 will be further described later.

駆動システム20は、図6に示されるように、スライダ10をX軸方向に駆動する第1駆動装置20Aと、スライダ10を第1駆動装置20Aと一体でY軸方向に駆動する第2駆動装置20Bとを含む。 As shown in FIG. 6, the drive system 20 includes a first drive device 20A that drives the slider 10 in the X-axis direction, and a second drive device 20A that drives the slider 10 integrally with the first drive device 20A in the Y-axis direction. Includes 20B.

図1及び図3からわかるように、スライダ10の−Y側の側面には、磁石ユニット(又はコイルユニット)から成り、側面視逆L字状の一対の可動子22aが、X軸方向に所定間隔で固定されている。スライダ10の+Y側の側面には、図3に示されるように、磁石ユニット(又はコイルユニット)から成る一対の可動子22b(ただし、+X側の可動子22bは不図示)が、X軸方向に所定間隔で固定されている。一対の可動子22aと一対の可動子22bとは、左右対称に配置されているが、互いに同様に構成されている。 As can be seen from FIGS. 1 and 3, a pair of inverted L-shaped movers 22a in the side view, which are composed of a magnet unit (or a coil unit), are predetermined on the side surface of the slider 10 on the −Y side in the X-axis direction. It is fixed at intervals. As shown in FIG. 3, a pair of movers 22b composed of magnet units (or coil units) (however, the movers 22b on the + X side are not shown) are placed on the + Y side of the slider 10 in the X-axis direction. It is fixed at regular intervals. The pair of movers 22a and the pair of movers 22b are arranged symmetrically, but are configured in the same manner as each other.

可動子22a、22bは、図1〜図3に示されるように、平面視矩形枠状の可動ステージ24の一部を構成するY軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれX軸方向に延びる一対の板部材24a、24bのXY平面に実質的に平行な上面上に非接触で支持されている。すなわち、可動子22a、22bの下面(板部材24a、24bにそれぞれ対向する面)には、エアベアリング(不図示)がそれぞれ設けられ、これらのエアベアリングが板部材24a、24bに対して発生する浮上力(加圧空気の静圧)により、可動子22a、22bは、可動ステージ24によって、下方から非接触で支持されている。なお、各一対の可動子22a、22bが固定されたスライダ10の自重は、前述したように、4つのエアベアリング18が定盤12に対して発生する浮上力によって支持されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the movers 22a and 22b are arranged at a predetermined distance in the Y-axis direction forming a part of the movable stage 24 having a rectangular frame shape in a plan view, and extend in the X-axis direction, respectively. The pair of plate members 24a, 24b are non-contactly supported on the upper surface substantially parallel to the XY plane. That is, air bearings (not shown) are provided on the lower surfaces of the movers 22a and 22b (surfaces facing the plate members 24a and 24b, respectively), and these air bearings are generated with respect to the plate members 24a and 24b. The movers 22a and 22b are supported by the movable stage 24 from below in a non-contact manner by a levitation force (static pressure of pressurized air). The weight of the slider 10 to which each pair of movers 22a and 22b is fixed is supported by the levitation force generated by the four air bearings 18 on the surface plate 12 as described above.

一対の板部材24a、24bそれぞれの上面には、図1〜図3に示されるように、コイルユニット(又は磁石ユニット)から成る固定子26a、26bが、X軸方向の両端部を除く領域に配置されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, on the upper surfaces of the pair of plate members 24a and 24b, stators 26a and 26b made of coil units (or magnet units) are formed in a region excluding both ends in the X-axis direction. Have been placed.

一対の可動子22aと固定子26aとの間の電磁相互作用により、一対の可動子22aを、X軸方向に駆動する駆動力(電磁力)及びY軸方向に駆動する駆動力(電磁力)が発生し、一対の可動子22bと固定子26bとの間の電磁相互作用により、一対の可動子22bを、X軸方向に駆動する駆動力(電磁力)及びY軸方向に駆動する駆動力(電磁力)が発生する。すなわち、一対の可動子22aと固定子26aとによって、X軸方向及びY軸方向の駆動力を発生するXYリニアモータ28Aが構成され、一対の可動子22bと固定子26bとによって、X軸方向及びY軸方向の駆動力を発生するXYリニアモータ28Bが構成され、XYリニアモータ28AとXYリニアモータ28Bとによって、スライダ10を、X軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Y軸方向に微小駆動する第1駆動装置20Aが構成されている(図6参照)。第1駆動装置20Aは、XYリニアモータ28AとXYリニアモータ28Bとがそれぞれ発生するX軸方向の駆動力の大きさを異ならせることにより、スライダ10を、θz方向に駆動することができる。第1駆動装置20Aは、制御装置60によって制御される(図6参照)。本実施形態では、後述する第2駆動装置とともに第1駆動装置20Aにより、スライダ10をY軸方向に駆動する粗微動駆動系を構成する関係から第1駆動装置20Aは、X軸方向の駆動力のみならず、Y軸方向の駆動力も発生するが、第1駆動装置20Aは、Y軸方向の駆動力を必ずしも発生する必要はない。 The driving force (electromagnetic force) that drives the pair of movers 22a in the X-axis direction and the driving force (electromagnetic force) that drives the pair of movers 22a in the Y-axis direction by the electromagnetic interaction between the pair of movers 22a and the stator 26a. Is generated, and due to the electromagnetic interaction between the pair of movers 22b and the stator 26b, the driving force (electromagnetic force) for driving the pair of movers 22b in the X-axis direction and the driving force for driving in the Y-axis direction are generated. (Electromagnetic force) is generated. That is, the pair of movers 22a and the stator 26a constitute an XY linear motor 28A that generates driving forces in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the pair of movers 22b and the stator 26b constitute the XY linear motor 28A. An XY linear motor 28B that generates a driving force in the Y-axis direction is configured, and the slider 10 is driven by a predetermined stroke in the X-axis direction by the XY linear motor 28A and the XY linear motor 28B, and is minute in the Y-axis direction. The first driving device 20A to be driven is configured (see FIG. 6). The first drive device 20A can drive the slider 10 in the θz direction by making the magnitude of the driving force generated by the XY linear motor 28A and the XY linear motor 28B different in the X-axis direction. The first drive device 20A is controlled by the control device 60 (see FIG. 6). In the present embodiment, the first drive device 20A has a driving force in the X-axis direction because it constitutes a coarse and fine movement drive system that drives the slider 10 in the Y-axis direction by the first drive device 20A together with the second drive device described later. Not only that, a driving force in the Y-axis direction is also generated, but the first driving device 20A does not necessarily have to generate a driving force in the Y-axis direction.

可動ステージ24は、一対の板部材24a、24bと、X軸方向に所定距離離れて配置され、それぞれY軸方向に延びる一対の連結部材24c、24dと、を有している。連結部材24c、24dのY軸方向の両端部には、段部がそれぞれ形成されている。そして、連結部材24c、24dそれぞれの−Y側の段部の上に板部材24aの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材24c、24dと板部材24aとが一体化されている。また、連結部材24c、24dそれぞれの+Y側の段部の上に板部材24bの長手方向の一端部と他端部が載置された状態で、連結部材24c、24dと板部材24bとが一体化されている(図2(B)参照)。すなわち、このようにして、一対の板部材24a、24bが一対の連結部材24c、24dにより連結され、矩形枠状の可動ステージ24が構成されている。 The movable stage 24 has a pair of plate members 24a and 24b, and a pair of connecting members 24c and 24d arranged at a predetermined distance in the X-axis direction and extending in the Y-axis direction, respectively. Steps are formed at both ends of the connecting members 24c and 24d in the Y-axis direction. Then, the connecting members 24c and 24d and the plate member 24a are placed in a state where one end and the other end in the longitudinal direction of the plate member 24a are placed on the steps on the −Y side of each of the connecting members 24c and 24d. It is integrated. Further, the connecting members 24c and 24d and the plate member 24b are integrated in a state where one end and the other end in the longitudinal direction of the plate member 24b are placed on the step portions on the + Y side of each of the connecting members 24c and 24d. (See Fig. 2 (B)). That is, in this way, the pair of plate members 24a and 24b are connected by the pair of connecting members 24c and 24d to form the rectangular frame-shaped movable stage 24.

図1及び図2(A)に示されるように、ベースフレーム16上面のX軸方向の両端部近傍には、Y軸方向に延びる一対のリニアガイド27a、27bが、固定されている。+X側に位置する一方のリニアガイド27aの内部には、上面及び−X側の面の近傍にY軸方向のほぼ全長に渡るコイルユニット(又は磁石ユニット)から成るY軸リニアモータ29Aの固定子25a(図2(B)参照)が収納されている。リニアガイド27aの上面及び−X側の面に対向して、断面L字状の磁石ユニット(又はコイルユニット)から成り、固定子25aとともに、Y軸リニアモータ29Aを構成する可動子23aが配置されている。リニアガイド27aの上面及び−X側の面にそれぞれ対向する、可動子23aの下面及び+X側の面には、対向する面に対して加圧空気を噴出するエアベアリングがそれぞれ固定されている。そのうち、特に、可動子23aの+X側の面に固定されたエアベアリングとしては、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングは、軸受面とリニアガイド27aの−X側の面との間の加圧空気の静圧と真空予圧力とのバランスにより、可動子23aとリニアガイド27aとの間のX軸方向のクリアランス(隙間、ギャップ)を一定の値に維持する。 As shown in FIGS. 1 and 2A, a pair of linear guides 27a and 27b extending in the Y-axis direction are fixed in the vicinity of both ends of the upper surface of the base frame 16 in the X-axis direction. Inside one of the linear guides 27a located on the + X side, a stator of a Y-axis linear motor 29A composed of a coil unit (or magnet unit) extending over almost the entire length in the Y-axis direction near the upper surface and the surface on the −X side. 25a (see FIG. 2B) is stored. A magnet unit (or coil unit) having an L-shaped cross section is formed so as to face the upper surface of the linear guide 27a and the surface on the −X side, and the stator 23a and the mover 23a constituting the Y-axis linear motor 29A are arranged together with the stator 25a. ing. Air bearings that eject pressurized air to the facing surfaces are fixed to the lower surface of the mover 23a and the surface on the + X side, which face the upper surface of the linear guide 27a and the surface on the −X side, respectively. Among them, as the air bearing fixed to the + X side surface of the mover 23a, a vacuum preload type air bearing is used. This vacuum preload type air bearing is located between the mover 23a and the linear guide 27a due to the balance between the static pressure of the pressurized air between the bearing surface and the surface on the −X side of the linear guide 27a and the vacuum prepressure. Maintain the clearance (gap, gap) in the X-axis direction at a constant value.

可動子23aの上面上には、複数、例えば2つの直方体部材から成るXガイド19がY軸方向に所定間隔を隔てて固定されている。2つのXガイド19のそれぞれには、Xガイド19とともに一軸ガイド装置を構成する断面逆U字状のスライド部材21が、非接触で係合している。スライド部材21のXガイド19に対向する3つの面には、エアベアリングがそれぞれ設けられている。 On the upper surface of the mover 23a, a plurality of X guides 19 composed of, for example, two rectangular parallelepiped members are fixed at predetermined intervals in the Y-axis direction. A slide member 21 having an inverted U-shaped cross section, which constitutes a uniaxial guide device together with the X guide 19, is engaged with each of the two X guides 19 in a non-contact manner. Air bearings are provided on each of the three surfaces of the slide member 21 facing the X guide 19.

2つのスライド部材21は、図1に示されるように、連結部材24cの下面(−Z側の面)にそれぞれ固定されている。 As shown in FIG. 1, the two slide members 21 are fixed to the lower surface (the surface on the −Z side) of the connecting member 24c, respectively.

−X側に位置する他方のリニアガイド27bは、内部にコイルユニット(又は磁石ユニット)から成るY軸リニアモータ29Bの固定子25bを収納し、左右対称であるが、リニアガイド27aと同様に構成されている(図2(B)参照)。リニアガイド27bの上面及び+X側の面に対向して、左右対称であるが可動子23aと同様の断面L字状の磁石ユニット(又はコイルユニット)から成り、固定子25bとともに、Y軸リニアモータ29Bを構成する可動子23bが配置されている。リニアガイド27bの上面及び+X側の面にそれぞれ対向して、可動子23bの下面及び−X側の面には、エアベアリングがそれぞれ固定され、特に、可動子23bの−X側の面に固定されたエアベアリングとして、真空予圧型のエアベアリングが用いられている。この真空予圧型のエアベアリングによって、可動子23bとリニアガイド27bとの間のX軸方向のクリアランス(隙間、ギャップ)が一定の値に維持される。 The other linear guide 27b located on the −X side houses the stator 25b of the Y-axis linear motor 29B composed of a coil unit (or magnet unit) inside, and is symmetrical, but has the same configuration as the linear guide 27a. (See FIG. 2 (B)). It consists of a magnet unit (or coil unit) that is symmetrical but has an L-shaped cross section similar to the mover 23a, facing the upper surface of the linear guide 27b and the surface on the + X side, and together with the stator 25b, a Y-axis linear motor. The mover 23b constituting the 29B is arranged. Air bearings are fixed to the lower surface of the mover 23b and the surface on the -X side, respectively, facing the upper surface of the linear guide 27b and the surface on the + X side, and in particular, fixed to the surface on the -X side of the mover 23b. A vacuum preload type air bearing is used as the air bearing. By this vacuum preload type air bearing, the clearance (gap, gap) in the X-axis direction between the mover 23b and the linear guide 27b is maintained at a constant value.

可動子23bの上面と、連結部材24dの底面との間には、前述と同様、Xガイド19と該Xガイド19に非接触で係合するスライド部材21とによって構成される一軸ガイド装置が2つ設けられている。 Between the upper surface of the mover 23b and the bottom surface of the connecting member 24d, there are two uniaxial guide devices composed of the X guide 19 and the slide member 21 which engages with the X guide 19 in a non-contact manner, as described above. There are two.

可動ステージ24は、+X側と−X側の各2つ(合計4つ)の一軸ガイド装置を介して、可動子23a、23bによって下方から支持され、可動子23a、23b上でX軸方向に移動可能である。このため、前述した第1駆動装置20Aにより、スライダ10がX軸方向に駆動された際に、その駆動力の反力が固定子26a、26bが設けられた可動ステージ24に作用し、可動ステージ24はスライダ10とは反対方向に運動量保存則に従って移動する。すなわち、スライダ10に対するX軸方向の駆動力の反力に起因する振動の発生が、可動ステージ24の移動によって防止(あるいは効果的に抑制)される。すなわち、可動ステージ24が、スライダ10のX軸方向の移動に際し、カウンタマスとして機能する。ただし、可動ステージ24を、必ずしもカウンタマスとして機能させる必要はない。なお、スライダ10は、可動ステージ24に対してY軸方向に微小移動するのみなので特に設けていないが、可動ステージ24に対してスライダ10をY軸方向に駆動する駆動力に起因する振動の発生を防止(あるいは効果的に抑制)するためのカウンタマスを設けても良い。 The movable stage 24 is supported from below by the movers 23a and 23b via two uniaxial guide devices (four in total) on the + X side and the −X side, and is supported in the X-axis direction on the movers 23a and 23b. It is movable. Therefore, when the slider 10 is driven in the X-axis direction by the first driving device 20A described above, the reaction force of the driving force acts on the movable stage 24 provided with the stators 26a and 26b, and the movable stage 24 moves in the direction opposite to that of the slider 10 according to the law of conservation of momentum. That is, the generation of vibration caused by the reaction force of the driving force in the X-axis direction with respect to the slider 10 is prevented (or effectively suppressed) by the movement of the movable stage 24. That is, the movable stage 24 functions as a counter mass when the slider 10 moves in the X-axis direction. However, the movable stage 24 does not necessarily have to function as a counter mass. The slider 10 is not particularly provided because it only moves slightly in the Y-axis direction with respect to the movable stage 24, but vibration is generated due to the driving force for driving the slider 10 in the Y-axis direction with respect to the movable stage 24. A counter mass may be provided to prevent (or effectively suppress) the above.

Y軸リニアモータ29Aは、可動子23aと固定子25aとの間の電磁相互作用により可動子23aをY軸方向に駆動する駆動力(電磁力)を発生し、Y軸リニアモータ29Bは、可動子23bと固定子25bとの間の電磁相互作用により可動子23bをY軸方向に駆動する駆動力(電磁力)を発生する。 The Y-axis linear motor 29A generates a driving force (electromagnetic force) that drives the mover 23a in the Y-axis direction by electromagnetic interaction between the mover 23a and the stator 25a, and the Y-axis linear motor 29B is movable. A driving force (electromagnetic force) that drives the mover 23b in the Y-axis direction is generated by an electromagnetic interaction between the child 23b and the stator 25b.

Y軸リニアモータ29A、29Bが発生するY軸方向の駆動力は、+X側と−X側の各2つの一軸ガイド装置を介して、可動ステージ24に作用する。これにより、可動ステージ24と一体的に、スライダ10が、Y軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、可動ステージ24と、4つの一軸ガイド装置と、一対のY軸リニアモータ29A、29Bとによって、スライダ10をY軸方向に駆動する第2駆動装置20B(図6参照)が構成されている。 The driving force generated by the Y-axis linear motors 29A and 29B in the Y-axis direction acts on the movable stage 24 via two uniaxial guide devices on the + X side and the −X side. As a result, the slider 10 is driven in the Y-axis direction integrally with the movable stage 24. That is, in the present embodiment, the second drive device 20B (see FIG. 6) that drives the slider 10 in the Y-axis direction by the movable stage 24, the four uniaxial guide devices, and the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B. Is configured.

本実施形態では、一対のY軸リニアモータ29A、29Bは、定盤12とは物理的に分離されているとともに、3つの除振装置14によって振動的にも分離されている。なお、一対のY軸リニアモータ29A、29Bの固定子25a、25bがそれぞれ設けられたリニアガイド27a、27bを、ベースフレーム16に対してY軸方向に移動可能な構成にして、スライダ10のY軸方向の駆動時におけるカウンタマスとして機能させても良い。 In the present embodiment, the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B are physically separated from the surface plate 12 and also vibrated by three vibration isolation devices 14. The linear guides 27a and 27b provided with the stators 25a and 25b of the pair of Y-axis linear motors 29A and 29B, respectively, are configured to be movable in the Y-axis direction with respect to the base frame 16, and the Y of the slider 10 is formed. It may function as a counter mass when driven in the axial direction.

計測ユニット40は、図1に示されるように、−Y側の面に底部が開口した切り欠き状の空所42aが形成されたユニット本体42と、その空所42a内に基端部が挿入された状態でユニット本体42に接続された前述のマーク検出系MDSと、マーク検出系MDSの先端の鏡筒部41をユニット本体42に接続する接続機構43とを有している。 As shown in FIG. 1, the measuring unit 40 has a unit body 42 in which a notched space 42a having an open bottom is formed on the surface on the −Y side, and a base end portion is inserted into the space 42a. It has the above-mentioned mark detection system MDS connected to the unit main body 42 in this state, and a connection mechanism 43 for connecting the lens barrel portion 41 at the tip of the mark detection system MDS to the unit main body 42.

接続機構43は、鏡筒部41を不図示の取付部材を介して背面側(+Y側)で支持する支持プレート44と、支持プレート44をそれぞれの一端部で支持し他端部がユニット本体42の底面に固定された一対の支持アーム45a、45bとを含む。 The connection mechanism 43 has a support plate 44 that supports the lens barrel portion 41 on the back side (+ Y side) via a mounting member (not shown), and a unit body 42 that supports the support plate 44 at one end of each and the other end. Includes a pair of support arms 45a, 45b fixed to the bottom surface of the mirror.

本実施形態では、スライダ10上に保持されているウエハ上面には、感応剤(レジスト)が塗布さているのに対応して、マーク検出系MDSとして、レジストを感光させない波長の検出ビームを用いるものが用いられる。マーク検出系MDSとして、例えばウエハ上に塗布されているレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標(内部に設けられた指標板上の指標パターン)の像とを撮像素子(CCD等)を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。マーク検出系MDSからの撮像信号は、信号処理装置49(図1では不図示、図6参照)を介して制御装置60に供給されるようになっている(図6参照)。マーク検出系MDSは、光学系の焦点位置を調整するアライメントオートフォーカス機能を有している。 In the present embodiment, a detection beam having a wavelength that does not expose the resist is used as the mark detection system MDS in response to the fact that the sensitive agent (resist) is applied to the upper surface of the wafer held on the slider 10. Is used. As a mark detection system MDS, for example, a broadband detection light beam that does not expose the resist coated on the wafer is irradiated to the target mark, and the image of the target mark imaged on the light receiving surface by the reflected light from the target mark is not visible. FIA (Field Image Alignment) system of image processing method that images the image of the indicated index (index pattern on the index plate provided inside) using an image sensor (CCD, etc.) and outputs those imaged signals. Is used. The image pickup signal from the mark detection system MDS is supplied to the control device 60 via the signal processing device 49 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) (see FIG. 6). The mark detection system MDS has an alignment autofocus function for adjusting the focal position of the optical system.

鏡筒部41と支持プレート44との間に、図1に示されるように、概略二等辺三角形状のヘッド取付部材51が配置されている。ヘッド取付部材51には、図1のY軸方向に貫通する開口部が形成され、この開口部内に挿入された取付部材(不図示)を介して、鏡筒部41が、支持プレート44に取付けられている(固定されている)。また、ヘッド取付部材51も、その裏面が支持プレート44に固定されている。このようにして、鏡筒部41(マーク検出系MDS)とヘッド取付部材51と支持プレート44とが、一対の支持アーム45a、45bを介してユニット本体42と一体化されている。 As shown in FIG. 1, a head mounting member 51 having a substantially isosceles triangle shape is arranged between the lens barrel portion 41 and the support plate 44. The head mounting member 51 is formed with an opening penetrating in the Y-axis direction of FIG. 1, and the lens barrel portion 41 is mounted on the support plate 44 via a mounting member (not shown) inserted into the opening. It is (fixed). The back surface of the head mounting member 51 is also fixed to the support plate 44. In this way, the lens barrel portion 41 (mark detection system MDS), the head mounting member 51, and the support plate 44 are integrated with the unit main body 42 via a pair of support arms 45a and 45b.

ユニット本体42の内部には、マーク検出系MDSから検出信号として出力される撮像信号を処理して検出中心に対する対象マークの位置情報を算出し、制御装置60に出力する前述の信号処理装置49などが配置されている。ユニット本体42は、ベースフレーム16上に設置された−Y側から見て門型の支持フレーム46上に、複数、例えば3つの除振装置48を介して下方から3点支持されている。各除振装置48は、能動型振動分離システム(いわゆるAVIS(Active Vibration Isolation System))であり、加速度計、変位センサ(例えば静電容量センサなど)、及びアクチュエータ(例えばボイスコイルモータなど)、並びにエアダンパ又は油圧式のダンパなどの機械式のダンパ等を備え、除振装置48は、比較的高周波の振動を、機械式のダンパによって減衰させることができるとともに、アクチュエータにより除振(制振)することができる。したがって、各除振装置48は、比較的高周波の振動が、支持フレーム46とユニット本体42との間で伝達するのを回避することができる。 Inside the unit body 42, the above-mentioned signal processing device 49 or the like described above that processes an imaging signal output as a detection signal from the mark detection system MDS, calculates the position information of the target mark with respect to the detection center, and outputs the position information to the control device 60. Is placed. The unit main body 42 is supported at three points from below on a gate-shaped support frame 46 installed on the base frame 16 when viewed from the −Y side via a plurality of, for example, three vibration isolation devices 48. Each vibration isolator 48 is an active vibration isolation system (so-called AVIS (Active Vibration Isolation System)), and includes an accelerometer, a displacement sensor (for example, a capacitance sensor), an actuator (for example, a voice coil motor), and an actuator. A mechanical damper such as an air damper or a hydraulic damper is provided, and the vibration isolator 48 can dampen relatively high-frequency vibrations by the mechanical damper and also vibration-isolates (vibrates) by an actuator. be able to. Therefore, each vibration isolator 48 can prevent the vibration of a relatively high frequency from being transmitted between the support frame 46 and the unit main body 42.

なお、マーク検出系MDSとしては、FIA系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光)を干渉させて検出して検出信号を出力する回折光干渉型のアライメント検出系を、FIA系に代えて用いても良い。あるいは、回折光干渉型のアライメント系をFIA系とともに用い、2つの対象マークを同時に検出しても良い。さらに、マーク検出系MDSとして、スライダ10を所定方向に移動している間、対象マークに対して、計測光を所定方向に走査させるビームスキャン型のアライメント系を用いても良い。また、本実施形態では、マーク検出系MDSが、アライメントオートフォーカス機能を有しているものとしたが、これに代えて、あるいはこれに加えて、計測ユニット40が、焦点位置検出系、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系を、備えていても良い。 The mark detection system MDS is not limited to the FIA system. For example, the target mark is irradiated with coherent detection light, and two diffracted lights (for example, diffracted light of the same order or diffracted in the same direction) generated from the target mark are diffracted. A diffracted light interference type alignment detection system that detects and outputs a detection signal by interfering with the diffracted light) may be used instead of the FIA system. Alternatively, a diffracted light interference type alignment system may be used together with the FIA system to detect two target marks at the same time. Further, as the mark detection system MDS, a beam scan type alignment system that scans the measurement light in the predetermined direction with respect to the target mark while moving the slider 10 in the predetermined direction may be used. Further, in the present embodiment, the mark detection system MDS is assumed to have an alignment autofocus function, but instead of or in addition to this, the measurement unit 40 is a focus position detection system, for example, the United States. A multipoint focal position detection system of an oblique incident type having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent No. 5,448,332 may be provided.

第1位置計測システム30は、図2(B)及び図3に示されるように、定盤12の上面に形成された凹部内に配置され、定盤12に固定されたヘッド部32を有する。ヘッド部32は、上面がスライダ10の下面(グレーティングRG1の形成面)に対向している。ヘッド部32の上面とスライダ10の下面との間に所定のクリアランス(隙間、ギャップ)、例えば数mm程度のクリアランスが形成されている。 As shown in FIGS. 2B and 3, the first position measurement system 30 has a head portion 32 arranged in a recess formed on the upper surface of the surface plate 12 and fixed to the surface plate 12. The upper surface of the head portion 32 faces the lower surface of the slider 10 (the forming surface of the grating RG1). A predetermined clearance (gap, gap), for example, a clearance of about several mm is formed between the upper surface of the head portion 32 and the lower surface of the slider 10.

第1位置計測システム30は、図6に示されるように、エンコーダシステム33と、レーザ干渉計システム35とを備えている。エンコーダシステム33は、ヘッド部32からスライダ10の下面の計測部(グレーティングRG1の形成面)に複数のビームを照射するとともに、スライダ10の下面の計測部からの複数の戻りビーム(例えば、グレーティングRG1からの複数の回折ビーム)を受光して、スライダ10の位置情報を取得可能である。エンコーダシステム33は、スライダ10のX軸方向の位置を計測するXリニアエンコーダ33x、スライダ10のY軸方向の位置を計測する一対のYリニアエンコーダ33ya、33ybを含む。エンコーダシステム33では、例えば米国特許第7,238,931号明細書、及び米国特許出願公開第2007/288,121号明細書などに開示されるエンコーダヘッド(以下、適宜ヘッドと略述する)と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。なお、ヘッドは、光源及び受光系(光検出器を含む)、並びに光学系を含むが、本実施形態では、これらのうち、少なくとも光学系がグレーティングRG1に対向してヘッド部32の筐体内部に配置されていれば良く、光源及び受光系の少なくとも一方は、ヘッド部32の筐体外部に配置されていても良い。 As shown in FIG. 6, the first position measurement system 30 includes an encoder system 33 and a laser interferometer system 35. The encoder system 33 irradiates a plurality of beams from the head portion 32 to the measurement unit (forming surface of the grating RG1) on the lower surface of the slider 10, and a plurality of return beams (for example, the grating RG1) from the measurement unit on the lower surface of the slider 10. It is possible to acquire the position information of the slider 10 by receiving a light receiving a plurality of diffraction beams from the above. The encoder system 33 includes an X linear encoder 33x that measures the position of the slider 10 in the X-axis direction, and a pair of Y linear encoders 33ya and 33yb that measure the position of the slider 10 in the Y-axis direction. In the encoder system 33, for example, the encoder head disclosed in US Pat. No. 7,238,931 and US Patent Application Publication No. 2007 / 288, 121 (hereinafter, abbreviated as head as appropriate). A diffraction interference type head having a similar configuration is used. The head includes a light source, a light receiving system (including a photodetector), and an optical system. In the present embodiment, at least the optical system faces the grating RG1 and is inside the housing of the head portion 32. At least one of the light source and the light receiving system may be arranged outside the housing of the head portion 32.

図4(A)には、ヘッド部32が斜視図にて示されており、図4(B)には、ヘッド部32の上面を+Z方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム33は、スライダ10のX軸方向の位置を1つのXヘッド37xで計測し、Y軸方向の位置を一対のYヘッド37ya、37ybで計測する(図4(B)参照)。すなわち、グレーティングRG1のX回折格子を用いてスライダ10のX軸方向の位置を計測するXヘッド37xによって、前述のXリニアエンコーダ33xが構成され、グレーティングRG1のY回折格子を用いてスライダ10のY軸方向の位置を計測する一対のYヘッド37ya、37ybによって、一対のYリニアエンコーダ33ya、33ybが構成されている。 FIG. 4 (A) shows the head portion 32 in a perspective view, and FIG. 4 (B) shows a plan view of the upper surface of the head portion 32 as viewed from the + Z direction. The encoder system 33 measures the position of the slider 10 in the X-axis direction with one X-head 37x, and measures the position in the Y-axis direction with a pair of Y-heads 37ya and 37yb (see FIG. 4B). That is, the above-mentioned X linear encoder 33x is configured by the X head 37x that measures the position of the slider 10 in the X-axis direction using the X diffraction grating of the grating RG1, and the Y of the slider 10 is used by using the Y diffraction grating of the grating RG1. A pair of Y linear encoders 33ya and 33yb are configured by a pair of Y heads 37ya and 37yb that measure the position in the axial direction.

図4(A)及び図4(B)に示されるように、Xヘッド37xは、ヘッド部32の中心を通るX軸に平行な直線LX上で、ヘッド部32の中心を通るY軸に平行な直線CLから等距離にある2点(図4(B)の白丸参照)から、計測ビームLBx、LBx(図4(A)中に実線で示されている)を、グレーティングRG1上の同一の照射点に照射する。計測ビームLBx、LBxの照射点、すなわちXヘッド37xの検出点(図4(B)中の符号DP参照)は、マーク検出系MDSの検出中心にX軸方向及びY軸方向の位置が一致している。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the X head 37x is parallel to the Y axis passing through the center of the head portion 32 on a straight line LX parallel to the X axis passing through the center of the head portion 32. From two points equidistant from the straight line CL (see the white circle in FIG. 4 (B)), the measurement beams LBx 1 and LB x 2 (shown by the solid line in FIG. 4 (A)) are projected on the grating RG1. Irradiate to the same irradiation point. The irradiation points of the measurement beams LBx 1 and LBx 2 , that is, the detection points of the X head 37x (see the code DP in FIG. 4B) are located at the detection centers of the mark detection system MDS in the X-axis direction and the Y-axis direction. Match.

ここで、計測ビームLBx、LBxは、光源からのビームが不図示の偏光ビームスプリッタによって偏光分離されたもので、計測ビームLBx、LBxがグレーティングRG1に照射されると、これらの計測ビームLBx、LBxのX回折格子で回折された所定次数、例えば1次回折ビーム(第1回折ビーム)が、それぞれ、不図示のレンズ、四分の一波長板を介して反射ミラーで折り返され、四分の一波長板を2回通過することで偏光方向が90度回転され、元の光路を通って偏光ビームスプリッタに再度入射し、同軸に合成された後、計測ビームLBx、LBxの1次回折ビーム同士の干渉光が、不図示の光検出器によって受光されることで、スライダ10のX軸方向の位置が計測される。 Here, in the measurement beams LBx 1 and LBx 2 , the beam from the light source is polarized and separated by a polarizing beam splitter (not shown), and when the measurement beams LBx 1 and LBx 2 are irradiated on the grating RG1, these measurements are taken. A predetermined order diffracted by an X diffraction grating of beams LBx 1 and LBx 2 , for example, a first-order diffraction beam (first diffraction beam) is folded back by a reflection mirror via a lens (not shown) and a quarter-wave plate, respectively. By passing through the quarter-wave plate twice, the polarization direction is rotated by 90 degrees, and after passing through the original optical path and re-entering the polarizing beam splitter and being coaxially synthesized, the measurement beams LBx 1 , LBx The position of the slider 10 in the X-axis direction is measured by receiving the interference light between the primary diffraction beams 2 by a light detector (not shown).

図4(B)に示されるように、一対のYヘッド37ya、37ybそれぞれは、直線CLの+X側、−X側に配置されている。Yヘッド37yaは、図4(A)及び図4(B)に示されるように、直線LYa上で直線LXからの距離が等しい2点(図4(B)の白丸参照)から、グレーティングRG1上の共通の照射点に図4(A)においてそれぞれ破線で示される計測ビームLBya,LByaを照射する。計測ビームLBya,LByaの照射点、すなわちYヘッド37yaの検出点が、図4(B)に符号DPyaで示されている。 As shown in FIG. 4B, the pair of Y heads 37ya and 37yb are arranged on the + X side and the −X side of the straight line CL, respectively. As shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), the Y head 37ya is located on the grating RG1 from two points (see the white circle in FIG. 4 (B)) having the same distance from the straight line LX on the straight line LYa. The common irradiation points of the above are irradiated with the measurement beams LBya 1 and LBya 2 shown by the broken lines in FIG. 4 (A), respectively. The irradiation points of the measurement beams LBya 1 and LBya 2 , that is, the detection points of the Y head 37ya are indicated by the reference numerals DPya in FIG. 4 (B).

Yヘッド37ybは、直線CLに関して、Yヘッド37yaの計測ビームLBya,LByaの射出点に対称な2点(図4(B)の白丸参照)から、計測ビームLByb,LBybを、グレーティングRG1上の共通の照射点DPybに照射する。図4(B)に示されるように、Yヘッド37ya、37ybそれぞれの検出点DPya、DPybは、X軸に平行な直線LX上に配置される。 Y head 37yb is, about the line CL, measurement beams LBya 1, LBya two symmetrical points to the injection point of the two Y heads 37ya (see open circles in FIG. 4 (B)), the measuring beam LByb 1, LByb 2, grating Irradiate the common irradiation point DPyb on RG1. As shown in FIG. 4B, the detection points DPya and DPyb of the Y heads 37ya and 37yb are arranged on a straight line LX parallel to the X axis.

計測ビームLBya,LByaも、同一のビームが偏光ビームスプリッタによって偏光分離されたもので、これらの計測ビームLBya,LByaのY回折格子による所定次数、例えば1次回折ビーム(第2回折ビーム)同士の干渉光が、上述と同様にして、不図示の光検出器で光電検出されることで、スライダ10のY軸方向の位置が計測される。計測ビームLByb,LBybについても、計測ビームLBya,LByaと同様に、1次回折ビーム(第2回折ビーム)同士の干渉光が、不図示の光検出器で光電検出されることで、スライダ10のY軸方向の位置が計測される。 The measurement beams LBya 1 and LBya 2 also have the same beam polarized and separated by a polarization beam splitter, and the measurement beams LBya 1 and LBya 2 have a predetermined order according to the Y diffraction grating, for example, the first diffraction beam (second diffraction). The interference light between the beams) is photoelectrically detected by a photodetector (not shown) in the same manner as described above, so that the position of the slider 10 in the Y-axis direction is measured. For even measurement beams LByb 1, LByb 2, similarly to the measurement beams LBya 1, LBya 2, 1-order diffracted beam (the second diffraction beam) interference light each other, it is photoelectrically detected by the light detector (not shown) , The position of the slider 10 in the Y-axis direction is measured.

ここで、制御装置60は、スライダ10のY軸方向の位置を、2つのYヘッド37ya、37ybの計測値の平均に基づいて決定する。したがって、本実施形態では、スライダ10のY軸方向の位置は、検出点DPya、DPybの中点DPを実質的な計測点として計測される。中点DPは、計測ビームLBx,LBXのグレーティングRG1上の照射点と一致する。 Here, the control device 60 determines the position of the slider 10 in the Y-axis direction based on the average of the measured values of the two Y heads 37ya and 37yb. Therefore, in the present embodiment, the position of the slider 10 in the Y-axis direction is measured with the detection points DPya and the midpoint DP of DPyb as substantial measurement points. The midpoint DP coincides with the irradiation point on the grating RG1 of the measurement beams LBx 1 and LBX 2.

すなわち、本実施形態では、スライダ10のX軸方向及びY軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、マーク検出系MDSの検出中心にXY平面内の位置が一致するように、制御装置60によって、第2位置計測システム50によって計測されるマーク検出系MDS(計測ユニット40)と定盤12との相対的な位置情報に基づいて、3つの除振装置14のアクチュエータが常時リアルタイムで制御される。したがって、本実施形態では、制御装置60は、エンコーダシステム33を用いることで、スライダ10上に載置されたウエハW上のアライメントマークを計測する際、スライダ10のXY平面内の位置情報の計測を、常にマーク検出系MDSの検出中心の直下(スライダ10の裏面側)で行うことができる。また、制御装置60は、一対のYヘッド37ya、37ybの計測値の差に基づいて、スライダ10のθz方向の回転量を計測する。 That is, in the present embodiment, the slider 10 has a common detection point for measuring the position information in the X-axis direction and the Y-axis direction, and this detection point is a position in the XY plane at the detection center of the mark detection system MDS. Three vibration isolation devices based on the relative position information between the mark detection system MDS (measurement unit 40) and the surface plate 12 measured by the second position measurement system 50 by the control device 60 so that 14 actuators are constantly controlled in real time. Therefore, in the present embodiment, the control device 60 uses the encoder system 33 to measure the position information of the slider 10 in the XY plane when measuring the alignment mark on the wafer W placed on the slider 10. Can always be performed immediately below the detection center of the mark detection system MDS (on the back surface side of the slider 10). Further, the control device 60 measures the amount of rotation of the slider 10 in the θz direction based on the difference between the measured values of the pair of Y heads 37ya and 37yb.

レーザ干渉計35は、スライダ10の下面の計測部(グレーティングRG1の形成された面)に測長ビームを入射させるとともに、その戻りビーム(例えば、グレーティングRG1の形成された面からの反射光)を受光して、スライダ10の位置情報を取得可能である。レーザ干渉計システム35は、図4(A)に示されるように、4本の測長ビームLBz、LBz、LBz、LBzを、スライダ10の下面(グレーティングRG1の形成された面)に入射させる。レーザ干渉計システム35は、これら4本の測長ビームLBz、LBz、LBz、LBzそれぞれを照射するレーザ干渉計35a〜35d(図6参照)を備えている。本実施形態では、レーザ干渉計35a〜35dにより、4つのZヘッドが構成されている。 The laser interferometer 35 causes the length measuring beam to be incident on the measuring unit (the surface on which the grating RG1 is formed) on the lower surface of the slider 10 and emits the return beam (for example, the reflected light from the surface on which the grating RG1 is formed). The position information of the slider 10 can be acquired by receiving light. As shown in FIG. 4A, the laser interferometer system 35 has four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , and LBz 4 on the lower surface of the slider 10 (the surface on which the grating RG1 is formed). To be incident on. The laser interferometer system 35 includes laser interferometers 35a to 35d (see FIG. 6) that irradiate each of these four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , and LBz 4. In this embodiment, the laser interferometers 35a to 35d constitute four Z heads.

レーザ干渉計システム35では、図4(A)及び図4(B)に示されるように、4本の測長ビームLBz、LBz、LBz、LBzが、検出点DPを中心とし、X軸に平行な2辺とY軸に平行な2辺とを有する正方形の各頂点に相当する4点からZ軸に平行に射出される。この場合、測長ビームLBz、LBzの射出点(照射点)は直線LYa上で直線LXから等距離にあり、残りの測長ビームLBz、LBzの射出点(照射点)は、直線LYb上で直線LXから等距離にある。本実施形態では、グレーティングRG1の形成された面は、レーザ干渉計システム35からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。制御装置60は、レーザ干渉計システム35を用いて、スライダ10のZ軸方向の位置、θx方向及びθy方向の回転量の情報を計測する。なお、上述した説明から明らかなように、スライダ10は、Z軸、θx及びθyの各方向に関しては、定盤12に対して前述した駆動システム20によって積極的に駆動されることはないが、底面の4隅に配置された4つのエアベアリング18によって定盤12上に浮上指示されているため、実際には、スライダ10は、Z軸、θx及びθyの各方向に関して定盤12上でその位置が変化する。すなわち、スライダ10は、実際には、Z軸、θx及びθyの各方向に関して定盤12に対して可動である。特に、スライダ10のθx及びθyの各方向の変位は、エンコーダシステム33の計測誤差(アッベ誤差)を生じさせる。かかる点を考慮して、第1位置計測システム30(レーザ干渉計システム35)により、スライダ10のZ軸、θx及びθyの各方向の位置情報を計測することとしている。 In the laser interferometer system 35, as shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B), four length measuring beams LBz 1 , LBz 2 , LBz 3 , and LBz 4 are centered on the detection point DP. It is ejected parallel to the Z axis from four points corresponding to each vertex of a square having two sides parallel to the X axis and two sides parallel to the Y axis. In this case, the emission points (irradiation points) of the length measuring beams LBz 1 and LBz 4 are equidistant from the straight line LX on the straight line LYa, and the emission points (irradiation points) of the remaining length measuring beams LBz 2 and LBz 3 are. It is equidistant from the straight line LX on the straight line LYb. In the present embodiment, the surface on which the grating RG1 is formed also serves as the reflection surface of each length measuring beam from the laser interferometer system 35. The control device 60 uses the laser interferometer system 35 to measure information on the position of the slider 10 in the Z-axis direction and the amount of rotation in the θx and θy directions. As is clear from the above description, the slider 10 is not positively driven by the drive system 20 described above with respect to the surface plate 12 in each of the Z-axis, θx, and θy directions. Since the four air bearings 18 arranged at the four corners of the bottom surface are instructed to levitate on the surface plate 12, the slider 10 is actually mounted on the surface plate 12 in each of the Z-axis, θx and θy directions. The position changes. That is, the slider 10 is actually movable with respect to the surface plate 12 in each of the Z-axis, θx, and θy directions. In particular, the displacement of the slider 10 in each direction of θx and θy causes a measurement error (abbe error) of the encoder system 33. In consideration of this point, the position information of the slider 10 in each of the Z-axis, θx and θy directions is measured by the first position measurement system 30 (laser interferometer system 35).

なお、スライダ10のZ軸方向の位置、θx方向及びθy方向の回転量の情報の計測のためには、グレーティングRG1の形成された面上の異なる3点にビームを入射させることができれば足りるので、Zヘッド、例えばレーザ干渉計は、3つあれば良い。なお、スライダ10の下面にグレーティングRG1を保護するための保護ガラスを設け、保護ガラスの表面にエンコーダシステム33からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム35からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタを設けても良い。 In order to measure the information on the position of the slider 10 in the Z-axis direction and the amount of rotation in the θx and θy directions, it is sufficient if the beam can be incident on three different points on the surface on which the grating RG1 is formed. , Z heads, for example, laser interferometers may be three. A protective glass for protecting the grating RG1 is provided on the lower surface of the slider 10, and each measurement beam from the encoder system 33 is transmitted to the surface of the protective glass to transmit each measurement beam from the laser interferometer system 35. A wavelength selection filter may be provided to prevent it.

以上の説明からわかるように、制御装置60は、第1位置計測システム30のエンコーダシステム33及びレーザ干渉計システム35を用いることで、スライダ10の6自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム33では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。したがって、エンコーダシステム33により、スライダ10のXY平面内(θz方向も含む)の位置情報を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム33によるX軸方向、及びY軸方向の実質的なグレーティングRG1上の検出点、及びレーザ干渉計システム35によるZ軸方向のスライダ10下面上の検出点は、それぞれマーク検出系MDSの検出中心にXY平面内で一致するので、検出点とマーク検出系MDSの検出中心とのXY平面内のずれに起因するいわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。したがって、制御装置60は、第1位置計測システム30を用いることで、検出点とマーク検出系MDSの検出中心とのXY平面内のずれに起因するアッベ誤差なく、スライダ10のX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の位置を高精度に計測できる。 As can be seen from the above description, the control device 60 can measure the position of the slider 10 in the six degrees of freedom direction by using the encoder system 33 and the laser interferometer system 35 of the first position measurement system 30. In this case, in the encoder system 33, since the optical path length of the measurement beam in the air is extremely short and substantially equal, the influence of air fluctuation can be almost ignored. Therefore, the encoder system 33 can measure the position information of the slider 10 in the XY plane (including the θz direction) with high accuracy. Further, the detection points on the substantially grating RG1 in the X-axis direction and the Y-axis direction by the encoder system 33 and the detection points on the lower surface of the slider 10 in the Z-axis direction by the laser interferometer system 35 are the mark detection system MDS, respectively. Since the detection center coincides with the detection center in the XY plane, the occurrence of so-called abbet error due to the deviation between the detection point and the detection center of the mark detection system MDS in the XY plane is suppressed to a substantially negligible level. Therefore, by using the first position measurement system 30, the control device 60 does not have an abbe error due to a deviation in the XY plane between the detection point and the detection center of the mark detection system MDS, and the slider 10 is in the X-axis direction, Y. The positions in the axial direction and the Z-axis direction can be measured with high accuracy.

しかし、マーク検出系MDSの光軸AX1に平行なZ軸方向に関しては、ウエハWの表面の位置で、エンコーダシステム33によってスライダ10のXY平面内の位置情報を計測しているわけではない、すなわちグレーティングRG1の配置面とウエハWの表面とのZ位置が一致しているわけではない。したがって、グレーティングRG1(すなわち、スライダ10)がXY平面に対して傾斜している場合、エンコーダシステム33の各エンコーダの計測値に基づいて、スライダ10を位置決めすると、結果的に、グレーティングRG1の配置面とウエハWの表面とのZ位置の差ΔZ(すなわちエンコーダシステム33による検出点とマーク検出系MDSによる検出中心(検出点)とのZ軸方向の位置ずれ)に起因して、グレーティングRG1のXY平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差(一種のアッベ誤差)が生じてしまう。しかるに、この位置決め誤差(位置制御誤差)は、差ΔZと、ピッチング量θx、ローリング量θyとを用いて、簡単な演算で求めることができ、これをオフセットとし、そのオフセット分だけエンコーダシステム33(の各エンコーダ)の計測値を補正した補正後の位置情報に基づいて、スライダ10を位置決めすることで、上記の一種のアッベ誤差の影響を受けることがなくなる。あるいは、エンコーダシステム33(の各エンコーダ)の計測値を補正する代わりに、上記のオフセットに基づいて、スライダ10を位置決めすべき目標位置などのスライダを動かすための1つ、又は複数の情報を補正しても良い。 However, with respect to the Z-axis direction parallel to the optical axis AX1 of the mark detection system MDS, the position information of the slider 10 in the XY plane is not measured by the encoder system 33 at the position of the surface of the wafer W, that is, The Z positions of the arrangement surface of the grating RG1 and the surface of the wafer W do not match. Therefore, when the grating RG1 (that is, the slider 10) is tilted with respect to the XY plane, positioning the slider 10 based on the measurement value of each encoder of the encoder system 33 results in the arrangement surface of the grating RG1. Due to the difference ΔZ between the Z position and the surface of the wafer W (that is, the positional deviation in the Z-axis direction between the detection point by the encoder system 33 and the detection center (detection point) by the mark detection system MDS), the XY of the grating RG1 A positioning error (a kind of Abbe error) occurs according to the inclination with respect to the plane. However, this positioning error (position control error) can be obtained by a simple calculation using the difference ΔZ, the pitching amount θx, and the rolling amount θy. By positioning the slider 10 based on the corrected position information obtained by correcting the measured value of each encoder), the influence of the above-mentioned kind of Abbe error is eliminated. Alternatively, instead of correcting the measured values of the encoder system 33 (each encoder), one or more pieces of information for moving the slider, such as the target position where the slider 10 should be positioned, are corrected based on the above offset. You may.

なお、グレーティングRG1(すなわち、スライダ10)がXY平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差が生じないように、ヘッド部32を動かしても良い。すなわち、第1位置計測システム30(例えば、干渉計システム35)によりグレーティングRG1(すなわち、スライダ10)がXY平面に対して傾斜していることが計測された場合には、第1位置計測システム30を用いて取得される位置情報に基づいて、ヘッド部32を保持している定盤12を動かしても良い。定盤12は、上述したように、除振装置14を用いて移動することができる。 When the grating RG1 (that is, the slider 10) is tilted with respect to the XY plane, the head portion 32 may be moved so that a positioning error due to the tilt does not occur. That is, when the first position measurement system 30 (for example, the interferometer system 35) measures that the grating RG1 (that is, the slider 10) is tilted with respect to the XY plane, the first position measurement system 30 The surface plate 12 holding the head portion 32 may be moved based on the position information acquired by using. As described above, the surface plate 12 can be moved by using the vibration isolator 14.

また、グレーティングRG1(すなわち、スライダ10)がXY平面に対して傾斜している場合、その傾斜に起因する位置決め誤差に基づき、マーク検出系MDSを用いて取得されるマークの位置情報を補正しても良い。 Further, when the grating RG1 (that is, the slider 10) is tilted with respect to the XY plane, the position information of the mark acquired by using the mark detection system MDS is corrected based on the positioning error caused by the tilt. Is also good.

第2位置計測システム50は、図1、図2(A)及び図2(B)に示されるように、前述のヘッド取付部材51の長手方向の一端部と他端部の下面にそれぞれ設けられた一対のヘッド部52A、52Bと、ヘッド部52A、52Bに対向して配置されたスケール部材54A、54Bとを有する。スケール部材54A、54Bの上面は、ウエハホルダWHに保持されたウエハWの表面と同一高さとされている。スケール部材54A、54Bそれぞれの上面には、反射型の2次元グレーティングRG2a、RG2bが形成されている。2次元グレーティング(以下、グレーティングと略記する)RG2a、RG2bは、ともに、X軸方向を周期方向とする反射型回折格子(X回折格子)と、Y軸方向を周期方向とする反射型回折格子(Y回折格子)と、を含む。X回折格子及びY回折格子の格子線のピッチは、例えば1μmと設定されている。 As shown in FIGS. 1, 2 (A) and 2 (B), the second position measurement system 50 is provided on the lower surfaces of one end and the other end of the head mounting member 51 in the longitudinal direction, respectively. It has a pair of head portions 52A and 52B, and scale members 54A and 54B arranged to face the head portions 52A and 52B. The upper surfaces of the scale members 54A and 54B have the same height as the surface of the wafer W held by the wafer holder WH. Reflective two-dimensional gratings RG2a and RG2b are formed on the upper surfaces of the scale members 54A and 54B, respectively. Two-dimensional gratings (hereinafter abbreviated as gratings) RG2a and RG2b are both a reflection type diffraction grating (X diffraction grating) whose periodic direction is in the X-axis direction and a reflection type diffraction grating (X-diffraction grating) whose periodic direction is in the Y-axis direction. Y diffraction grating) and. The pitch of the grid lines of the X diffraction grating and the Y diffraction grating is set to, for example, 1 μm.

スケール部材54A、54Bは、熱膨張率が低い材料、例えば前述したゼロ膨張材料から成り、図2(A)及び図2(B)に示されるように、支持部材56をそれぞれ介して定盤12上に固定されている。本実施形態では、グレーティングRG2a、RG2bと、ヘッド部52A、52Bとが、数mm程度のギャップを隔てて対向するように、スケール部材54A、54B及び支持部材56の寸法が定められている。 The scale members 54A and 54B are made of a material having a low coefficient of thermal expansion, for example, the zero expansion material described above, and as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the surface plate 12 is provided via the support member 56, respectively. It is fixed on top. In the present embodiment, the dimensions of the scale members 54A and 54B and the support member 56 are determined so that the gratings RG2a and RG2b and the head portions 52A and 52B face each other with a gap of about several mm.

図5に示されるように、ヘッド取付部材51の+X側の端部の下面に固定された一方のヘッド部52Aは、同一の筐体の内部に収容された、X軸及びZ軸方向を計測方向とするXZヘッド58Xと、Y軸及びZ軸方向を計測方向とするYZヘッド58Yとを含む。XZヘッド58X(より正確には、XZヘッド58Xが発する計測ビームのグレーティングRG2a上の照射点)と、YZヘッド58Y(より正確には、YZヘッド58Yが発する計測ビームの2次元グレーティングRG2a上の照射点)とは、同一のY軸に平行な直線上に配置されている。 As shown in FIG. 5, one head portion 52A fixed to the lower surface of the + X side end portion of the head mounting member 51 measures the X-axis and Z-axis directions housed inside the same housing. including the XZ head 58X 1 to a direction, and a YZ head 58Y 1 whose measurement direction in the Y-axis and Z-axis directions. The XZ head 58X 1 (more accurately, the irradiation point on the grating RG2a of the measurement beam emitted by the XZ head 58X 1 ) and the YZ head 58Y 1 (more accurately, the two-dimensional grating of the measurement beam emitted by the YZ head 58Y 1). The irradiation point on the RG2a) is arranged on a straight line parallel to the same Y-axis.

他方のヘッド部52Bは、マーク検出系MDSの光軸AX1を通るY軸に平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LVに関してヘッド部52Aと対称に配置されているが、ヘッド部52Aと同様に構成されている。すなわち、ヘッド部52Bは、基準軸LVに関してXZヘッド58X、YZヘッド58Yと対称に配置されたXZヘッド58X、YZヘッド58Yとを有し、XZヘッド58X、YZヘッド58YのそれぞれからグレーティングRG2b上に照射される計測ビームの照射点は、同一のY軸に平行な直線上に設定される。ここで、基準軸LVは、前述した直線CLに一致する。 The other head portion 52B is arranged symmetrically with respect to the straight line (hereinafter referred to as the reference axis) LV parallel to the Y axis passing through the optical axis AX1 of the mark detection system MDS, but is the same as the head portion 52A. It is configured in. That is, the head portion 52B has an XZ head 58X 2, YZ heads 58Y 2 arranged in XZ head 58X 1, YZ head 58Y 1 and symmetrically with respect to reference axis LV, the XZ head 58X 2, YZ heads 58Y 2 The irradiation points of the measurement beams irradiated on the grating RG2b from each are set on a straight line parallel to the same Y axis. Here, the reference axis LV coincides with the straight line CL described above.

XZヘッド58X1及び58X、並びにYZヘッド58Y1及び58Yのそれぞれとしては、例えば米国特許第7,561,280号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。 As each of the XZ heads 58X 1 and 58X 2 and the YZ heads 58Y 1 and 58Y 2 , for example, an encoder head having the same configuration as the displacement measurement sensor head disclosed in US Pat. No. 7,561,280 is used. be able to.

ヘッド部52A,52Bは、それぞれスケール部材54A、54Bを用いて、グレーティングRG2a、RG2bのX軸方向の位置(X位置)及びZ軸方向の位置(Z位置)を計測するXZリニアエンコーダ、及びY軸方向の位置(Y位置)及びZ位置を計測するYZリニアエンコーダを構成する。ここで、グレーティングRG2a、RG2bは、定盤12上に支持部材56をそれぞれ介して固定されたスケール部材54A、54Bの上面に形成されており、ヘッド部52A,52Bは、マーク検出系MDSと一体のヘッド取付部材51に設けられている。この結果、ヘッド部52A,52Bは、マーク検出系MDSに対する定盤12の位置(マーク検出系MDSと定盤12との位置関係)を計測する。以下では、便宜上、XZリニアエンコーダ、YZリニアエンコーダを、XZヘッド58X1、58X、YZヘッド58Y1、58Yとそれぞれ同一の符号を用いて、XZリニアエンコーダ58X1、58X、及びYZリニアエンコーダ58Y1、58Yと表記する(図6参照)。 The head portions 52A and 52B use scale members 54A and 54B, respectively, to measure the X-axis position (X position) and Z-axis position (Z position) of the grating RG2a and RG2b, and the XZ linear encoder and Y. A YZ linear encoder that measures an axial position (Y position) and a Z position is configured. Here, the gratings RG2a and RG2b are formed on the upper surfaces of the scale members 54A and 54B fixed on the surface plate 12 via the support members 56, respectively, and the head portions 52A and 52B are integrated with the mark detection system MDS. It is provided on the head mounting member 51 of the above. As a result, the head portions 52A and 52B measure the position of the surface plate 12 with respect to the mark detection system MDS (the positional relationship between the mark detection system MDS and the surface plate 12). In the following, for convenience, the XZ linear encoder and the YZ linear encoder are referred to as the XZ linear encoders 58X 1 , 58X 2 , and the YZ linear encoders 58X 1, 58X 2, and YZ linear using the same reference numerals as the XZ heads 58X 1 , 58X 2 , and the YZ heads 58Y 1 , 58Y 2, respectively. Notated as encoders 58Y 1 and 58Y 2 (see FIG. 6).

本実施形態では、XZリニアエンコーダ58X1とYZリニアエンコーダ58Y1とによって、定盤12のマーク検出系MDSに対するX軸、Y軸、Z軸、及びθxの各方向に関する位置情報を計測する4軸エンコーダ58が構成される(図6参照)。同様に、XZリニアエンコーダ58XとYZリニアエンコーダ58Yとによって、定盤12のマーク検出系MDSに対するX軸、Y軸、Z軸、及びθxの各方向に関する位置情報を計測する4軸エンコーダ58が構成される(図6参照)。この場合、4軸エンコーダ58、58でそれぞれ計測される定盤12のマーク検出系MDSに対するZ軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤12のマーク検出系MDSに対するθy方向に関する位置情報が求められ(計測され)、4軸エンコーダ58、58でそれぞれ計測される定盤12のマーク検出系MDSに対するY軸方向に関する位置情報に基づいて、定盤12のマーク検出系MDSに対するθz方向に関する位置情報が求められる(計測される)。 In the present embodiment, the XZ linear encoder 58X 1 and the YZ linear encoder 58Y 1 measure the position information in each of the X-axis, Y-axis, Z-axis, and θx directions with respect to the mark detection system MDS of the surface plate 12. encoder 58 1 is constituted (see Fig. 6). Similarly, the 4-axis encoder 58 that measures the position information in each of the X-axis, Y-axis, Z-axis, and θx directions with respect to the mark detection system MDS of the surface plate 12 by the XZ linear encoder 58X 2 and the YZ linear encoder 58Y 2. 2 is configured (see FIG. 6). In this case, on the basis of the positional information in the Z axis direction with respect to four axes encoder 58 1, 58 2 at mark detection system of the surface plate 12 to be measured respectively MDS, the position information about the θy direction with respect to the mark detecting system MDS of the surface plate 12 sought (measured), 4 based on the axis encoder 58 1, 58 2 in the position information in the Y-axis directions with respect to the mark detecting system MDS of the surface plate 12 to be measured, respectively, [theta] z direction with respect to the mark detecting system MDS of the surface plate 12 Location information is required (measured).

したがって、4軸エンコーダ58と4軸エンコーダ58とによって、定盤12のマーク検出系MDSに対する6自由度方向の位置情報、すなわちマーク検出系MDSと定盤12との6自由度方向に関する相対位置の情報を計測する第2位置計測システム50が構成される。第2位置計測システム50によって計測されるマーク検出系MDSと定盤12との6自由度方向に関する相対位置の情報は、制御装置60に常時供給されており、制御装置60は、この相対位置の情報に基づいて、第1位置計測システム30の検出点が、マーク検出系MDSの検出中心に対して、所望の位置関係になるように、具体的には、第1位置計測システム30の検出点が、マーク検出系MDSの検出中心とXY平面内の位置が例えばnmレベルで一致し、かつスライダ10上のウエハWの表面がマーク検出系MDSの検出位置に一致するように、3つの除振装置14のアクチュエータをリアルタイムで制御している。このとき、例えば基準軸LVに、前述した直線CLが一致する。なお、第1位置計測システム30の検出点が、マーク検出系MDSの検出中心に対して、所望の位置関係になるように制御可能であれば、第2位置計測システム50は、6自由度のすべての方向で相対位置の情報を計測できなくても良い。 Thus, relative by four axes encoder 58 1 and 4 and the shaft encoder 58 2, 6 degrees of freedom for the location information of the mark detection system MDS of the surface plate 12, i.e. about 6 degrees of freedom of the mark detection system MDS and a platen 12 A second position measurement system 50 that measures position information is configured. Information on the relative position of the mark detection system MDS and the platen 12 measured by the second position measurement system 50 with respect to the six degrees of freedom direction is constantly supplied to the control device 60, and the control device 60 is at this relative position. Specifically, the detection point of the first position measurement system 30 so that the detection point of the first position measurement system 30 has a desired positional relationship with respect to the detection center of the mark detection system MDS based on the information. However, three vibration isolations are made so that the detection center of the mark detection system MDS and the position in the XY plane match, for example, at the nm level, and the surface of the wafer W on the slider 10 matches the detection position of the mark detection system MDS. The actuator of the device 14 is controlled in real time. At this time, for example, the straight line CL described above coincides with the reference axis LV. If the detection point of the first position measurement system 30 can be controlled so as to have a desired positional relationship with respect to the detection center of the mark detection system MDS, the second position measurement system 50 has 6 degrees of freedom. It is not necessary to be able to measure relative position information in all directions.

図6には、本実施形態に係る計測装置100の制御系を中心的に構成する制御装置60の入出力関係を示すブロック図が示されている。制御装置60は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、計測装置100の構成各部を統括制御する。図6に示されるように、計測装置100は、図1に示される構成部分とともにチャンバ内に配置されたウエハ搬送系70を備えている。ウエハ搬送系70は、例えば水平多関節型ロボットから成る。 FIG. 6 shows a block diagram showing an input / output relationship of the control device 60 that mainly constitutes the control system of the measurement device 100 according to the present embodiment. The control device 60 includes a workstation (or a microprocessor) and the like, and controls each component of the measuring device 100 in an integrated manner. As shown in FIG. 6, the measuring device 100 includes a wafer transfer system 70 arranged in the chamber together with the components shown in FIG. The wafer transfer system 70 includes, for example, a horizontal articulated robot.

次に、上述のようにして構成された本実施形態に係る計測装置100において、1ロットのウエハを処理する際の一連の動作について、制御装置60の処理アルゴリズムに対応する図7のフローチャートに基づいて説明する。 Next, in the measuring device 100 according to the present embodiment configured as described above, a series of operations when processing one lot of wafers is based on the flowchart of FIG. 7 corresponding to the processing algorithm of the control device 60. I will explain.

前提として、計測装置100の計測対象であるウエハWは300ミリウエハであり、ウエハW上には、前層以前の露光により、複数、例えばI個(一例としてI=98)のショット領域と呼ばれる区画領域(以下、ショットとも呼ぶ)がマトリクス状の配置で形成され、各ショットを取り囲むストリートライン又は各ショット内部のストリートライン(1ショット複数チップ取りの場合)の上には、複数種類のマーク、例えばサーチアライメント用のサーチアライメントマーク(サーチマーク)、ファインアライメント用のウエハアライメントマーク(ウエハマーク)などが設けられているものとする。この複数種類のマークは区画領域とともに形成される。本実施形態では、サーチマーク及びウエハマークとして、2次元マークが用いられるものとする。 As a premise, the wafer W to be measured by the measuring device 100 is a 300 mm wafer, and a plurality of, for example, I (I = 98 as an example) shot regions are formed on the wafer W due to the exposure before the presheaf layer. Areas (hereinafter also referred to as shots) are formed in a matrix-like arrangement, and a plurality of types of marks, for example, multiple types of marks, for example, are placed on the street line surrounding each shot or the street line inside each shot (in the case of taking multiple chips per shot). It is assumed that a search alignment mark (search mark) for search alignment, a wafer alignment mark (wafer mark) for fine alignment, and the like are provided. The plurality of types of marks are formed together with the compartment area. In this embodiment, two-dimensional marks are used as search marks and wafer marks.

また、計測装置100は、マーク検出系MDSによるマーク検出条件が互いに異なる複数の計測モードを設定可能であるものとする。複数の計測モードとして、一例として、全ウエハに対し全ショットについて各1つのウエハマークを検出するAモード、及びロット内の最初の所定枚数のウエハについては全てのショットについて複数のウエハマークを検出し、そのウエハマークの検出結果に応じて、ロット内の残りのウエハについて、ショット毎に検出対象となるウエハマーク決定し、その決定したウエハマークを検出するBモードと、を設定可能であるものとする。 Further, it is assumed that the measuring device 100 can set a plurality of measurement modes in which the mark detection conditions by the mark detection system MDS are different from each other. As a plurality of measurement modes, for example, A mode in which one wafer mark is detected for all shots for all wafers, and multiple wafer marks are detected for all shots for the first predetermined number of wafers in a lot. , The B mode in which the wafer mark to be detected is determined for each shot and the determined wafer mark is detected for the remaining wafers in the lot can be set according to the detection result of the wafer mark. To do.

また、計測装置100のオペレータにより、予めウエハWに対するアライメント計測に必要な情報が不図示の入力装置を介して入力され、制御装置60のメモリ内に記憶されているものとする。ここで、アライメント計測に必要な情報としては、ウエハWの厚さ情報、ウエハホルダWHのフラットネス情報、ウエハW上のショット領域及びアライメントマークの配置の設計情報などの各種情報が含まれる。なお、計測モードの設定情報は、例えば、オペレータにより、不図示の入力装置を介して予め入力されているものとする。 Further, it is assumed that the operator of the measuring device 100 inputs the information necessary for the alignment measurement with respect to the wafer W in advance via an input device (not shown) and stores it in the memory of the control device 60. Here, the information required for the alignment measurement includes various information such as the thickness information of the wafer W, the flatness information of the wafer holder WH, the shot region on the wafer W, and the design information of the arrangement of the alignment mark. It is assumed that the measurement mode setting information is input in advance by the operator, for example, via an input device (not shown).

図7のフローチャートに対応する処理アルゴリズムがスタートするのは、例えばオペレータによって計測開始が指示されたときである。このとき、1ロットのウエハは、所定位置にあるウエハキャリア内に収納されているものとする。これに限らず、例えば計測装置100がインラインにて基板処理装置(例えばコータ・デベロッパ等)に接続されている場合などには、その基板処理装置の制御系から1ロットのウエハの搬送開始の許可要求があり、その要求に対して応答し、1枚目のウエハが所定の受け渡し位置に搬入されたときに、スタートすることとしても良い。なお、インラインにて接続されるとは、ウエハ(基板)の搬送経路がつながっている状態で、異なる装置同士が接続されることを意味し、本明細書では、かかる意味で、「インラインにて接続」あるいは「インライン接続」なる用語を用いる。 The processing algorithm corresponding to the flowchart of FIG. 7 starts when, for example, an operator instructs the start of measurement. At this time, it is assumed that one lot of wafers is housed in the wafer carrier at a predetermined position. Not limited to this, for example, when the measuring device 100 is connected to a substrate processing device (for example, a coater / developer) in-line, the control system of the board processing device permits the start of transfer of one lot of wafers. It may be started when there is a request and the first wafer is delivered to a predetermined delivery position in response to the request. Note that being connected in-line means that different devices are connected to each other while the wafer (board) transport path is connected. In this sense, "in-line" is used. Use the terms "connection" or "inline connection".

まず、ステップS102でロット内のウエハの番号を示すカウンタのカウント値iを1に初期化する(i←1)。 First, in step S102, the count value i of the counter indicating the number of the wafer in the lot is initialized to 1 (i ← 1).

次のステップS104で、ウエハWを、スライダ10上にロードする。このウエハWのロードは、制御装置60の管理の下、ウエハ搬送系70とスライダ10上の上下動部材とによって行われる。具体的には、ウエハ搬送系70によりウエハWがウエハキャリア(又は受け渡し位置)からローディングポジションにあるスライダ10の上方に搬送され、駆動装置13により上下動部材が所定量上昇駆動されることで、ウエハWが上下動部材に渡される。そして、ウエハ搬送系70がスライダ10の上方から退避した後、駆動装置13により上下動部材が下降駆動されることで、ウエハWがスライダ10上のウエハホルダWH上に載置される。そして、バキュームポンプ11がオンにされ、スライダ10上にロードされたウエハWがウエハホルダWHで真空吸着される。なお、計測装置100がインラインにて基板処理装置に接続されている場合には、基板処理装置側のウエハ搬送系から順次ウエハが搬入され、受け渡し位置に載置される。 In the next step S104, the wafer W is loaded onto the slider 10. The loading of the wafer W is performed by the wafer transfer system 70 and the vertical moving member on the slider 10 under the control of the control device 60. Specifically, the wafer W is transported from the wafer carrier (or the transfer position) above the slider 10 in the loading position by the wafer transfer system 70, and the vertical movement member is driven up by a predetermined amount by the drive device 13. The wafer W is passed to the vertical moving member. Then, after the wafer transfer system 70 is retracted from above the slider 10, the vertical movement member is driven downward by the driving device 13, so that the wafer W is placed on the wafer holder WH on the slider 10. Then, the vacuum pump 11 is turned on, and the wafer W loaded on the slider 10 is vacuum-sucked by the wafer holder WH. When the measuring device 100 is connected to the substrate processing device in-line, the wafers are sequentially carried in from the wafer transfer system on the substrate processing device side and placed at the delivery position.

次のステップS106では、ウエハWのZ軸方向の位置(Z位置)を調整する。このZ位置の調整に先立って、制御装置60により、第2位置計測システム50によって計測されるマーク検出系MDSと定盤12とのZ軸方向、θy方向、θx方向に関する相対的な位置情報に基づいて、3つの除振装置14のエアマウントの内圧(除振装置14が発生するZ軸方向の駆動力)が制御され、定盤12は、その上面が、XY平面に平行になり、Z位置が所定の基準位置となるように設定されている。ウエハWは厚さが一様であると考えられる。したがって、ステップS106では、制御装置60は、メモリ内のウエハWの厚さ情報に基づいて、マーク検出系MDSによるオートフォーカス機能により光学系の焦点位置を調整可能な範囲にウエハW表面が設定されるように、3つの除振装置14が発生するZ軸方向の駆動力、例えばエアマウントの内圧(圧縮空気の量)を調整して、定盤12をZ軸方向に駆動し、ウエハW表面のZ位置を調整する。なお、計測ユニット40が焦点位置検出系を備えている場合には、制御装置60は、焦点位置検出系の検出結果(出力)に基づいてウエハ表面のZ位置調整を行うこととしても良い。例えば、マーク検出系MDSが、先端部の光学素子(対物光学素子)を介してウエハW表面のZ軸方向の位置を検出する焦点位置検出系を備えていても良い。また、焦点位置検出系の検出結果に基づくウエハWの表面のZ位置の調整は、除振装置14を使って定盤12を動かして、定盤12とともにスライダ10を動かすことによって行なうことができる。なお、スライダ10を、XY平面内の方向のみならず、Z軸方向、θx方向及びθy方向にも駆動可能な構成の駆動システム20を採用し、その駆動システム20を使ってスライダ10を動かしても良い。なお、ウエハ表面のZ位置調整は、ウエハ表面の傾斜調整を含んでいても良い。ウエハ表面の傾斜を調整するために駆動システム20を用いることによって、グレーティングRG1の配置面とウエハWの表面とのZ位置の差ΔZに起因する誤差(一種のアッベ誤差)が生じる可能性がある場合には、上述したような対策の少なくとも1つを実行すれば良い。 In the next step S106, the position (Z position) of the wafer W in the Z-axis direction is adjusted. Prior to the adjustment of the Z position, the control device 60 provides relative position information regarding the Z-axis direction, the θy direction, and the θx direction between the mark detection system MDS and the surface plate 12 measured by the second position measurement system 50. Based on this, the internal pressure of the air mounts of the three vibration isolation devices 14 (driving force in the Z-axis direction generated by the vibration isolation devices 14) is controlled, and the upper surface of the surface plate 12 becomes parallel to the XY plane, and Z The position is set to be a predetermined reference position. Wafer W is considered to have a uniform thickness. Therefore, in step S106, the control device 60 sets the wafer W surface within a range in which the focal position of the optical system can be adjusted by the autofocus function of the mark detection system MDS based on the thickness information of the wafer W in the memory. As described above, the driving force in the Z-axis direction generated by the three vibration isolators 14, for example, the internal pressure of the air mount (the amount of compressed air) is adjusted to drive the platen 12 in the Z-axis direction, and the wafer W surface is driven. Adjust the Z position of. When the measurement unit 40 is provided with the focus position detection system, the control device 60 may adjust the Z position on the wafer surface based on the detection result (output) of the focus position detection system. For example, the mark detection system MDS may include a focal position detection system that detects the position of the wafer W surface in the Z-axis direction via an optical element (objective optical element) at the tip. Further, the Z position on the surface of the wafer W based on the detection result of the focal position detection system can be adjusted by moving the surface plate 12 using the vibration isolator 14 and moving the slider 10 together with the surface plate 12. .. A drive system 20 having a configuration in which the slider 10 can be driven not only in the direction in the XY plane but also in the Z-axis direction, the θx direction, and the θy direction is adopted, and the slider 10 is moved by using the drive system 20. Is also good. The Z position adjustment of the wafer surface may include the inclination adjustment of the wafer surface. By using the drive system 20 to adjust the inclination of the wafer surface, an error (a kind of Abbe error) due to the difference ΔZ between the Z position between the arrangement surface of the grating RG1 and the surface of the wafer W may occur. In that case, at least one of the measures described above may be implemented.

次のステップS108では、ウエハWのサーチアライメントを行う。具体的には、例えば、ウエハW中心に関してほぼ対称に周辺部に位置する少なくとも2つのサーチマークをマーク検出系MDSを用いて検出する。制御装置60は、駆動システム20によるスライダ10の駆動を制御して、それぞれのサーチマークをマーク検出系MDSの検出領域(検出視野)内に位置決めしつつ、第1位置計測システム30による計測情報及び第2位置計測システム50による計測情報を取得し、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成されたサーチマークを検出した時の検出信号と、第1位置計測システム30による計測情報(及び第2位置計測システム50による計測情報)とに基づいて、各サーチマークの位置情報を求める。 In the next step S108, the search alignment of the wafer W is performed. Specifically, for example, at least two search marks located in the peripheral portion substantially symmetrically with respect to the center of the wafer W are detected by using the mark detection system MDS. The control device 60 controls the drive of the slider 10 by the drive system 20, positions each search mark within the detection area (detection field of view) of the mark detection system MDS, and provides measurement information and measurement information by the first position measurement system 30. The detection signal when the measurement information obtained by the second position measurement system 50 is acquired and the search mark formed on the wafer W is detected by using the mark detection system MDS, and the measurement information (and the second) by the first position measurement system 30. The position information of each search mark is obtained based on the measurement information by the position measurement system 50).

より具体的には、制御装置60は、信号処理装置49から出力されるマーク検出系MDSの検出結果(検出信号から求まるマーク検出系MDSの検出中心(指標中心)と各サーチマークとの相対位置関係)と、各サーチマーク検出時の第1位置計測システム30の計測値及び第2位置計測システム50の計測値とに基づいて、2つのサーチマークの基準座標系上の位置座標を求める。ここで、基準座標系は、第1位置計測システム30の測長軸によって規定される直交座標系である。 More specifically, the control device 60 is the relative position between the detection result of the mark detection system MDS output from the signal processing device 49 (the detection center (index center) of the mark detection system MDS obtained from the detection signal) and each search mark. The position coordinates of the two search marks on the reference coordinate system are obtained based on the relation) and the measured value of the first position measuring system 30 and the measured value of the second position measuring system 50 at the time of detecting each search mark. Here, the reference coordinate system is an orthogonal coordinate system defined by the length measurement axis of the first position measurement system 30.

しかる後、2つのサーチマークの位置座標からウエハWの残留回転誤差を算出し、この回転誤差がほぼ零となるようにスライダ10を微小回転させる。これにより、ウエハWのサーチアライメントが終了する。なお、ウエハWは、実際にはプリアライメントが行われた状態でスライダ10上にロードされるので、ウエハWの中心位置ずれは無視できるほど小さく、残留回転誤差は非常に小さい。 After that, the residual rotation error of the wafer W is calculated from the position coordinates of the two search marks, and the slider 10 is slightly rotated so that the rotation error becomes almost zero. As a result, the search alignment of the wafer W is completed. Since the wafer W is actually loaded on the slider 10 in a prealigned state, the deviation of the center position of the wafer W is negligibly small, and the residual rotation error is very small.

次のステップS110では、設定された計測モードがAモードであるか否かを判断する。そして、このステップS110における判断が肯定された場合、すなわちAモードが設定されている場合には、ステップS112に進む。 In the next step S110, it is determined whether or not the set measurement mode is the A mode. Then, if the determination in step S110 is affirmed, that is, when the A mode is set, the process proceeds to step S112.

ステップS112では、全ウエハに対するアライメント計測(全ショット1点計測、言い換えれば、全ショットEGA計測)、すなわち98個のショットのそれぞれについて、1つのウエハマークを計測する。具体的には、制御装置60は、前述したサーチアライメント時における各サーチマークの位置座標の計測と同様にして、ウエハW上のウエハマークの基準座標系上における位置座標、すなわち、ショットの位置座標を求める。ただし、この場合、サーチアライメント時とは異なり、ショットの位置座標の算出に際しては、第2位置計測システム50の計測情報を、必ず用いる。その理由は、前述したように、制御装置60により、第2位置計測システム50の計測情報に基づいて、第1位置計測システム30の検出点が、マーク検出系MDSの検出中心とXY平面内の位置が例えばnmレベルで一致し、かつスライダ10上のウエハWの表面がマーク検出系MDSの検出位置に一致するように、3つの除振装置14のアクチュエータがリアルタイムで制御されている。しかし、ウエハマークの検出時において、第1位置計測システム30の検出点が、マーク検出系MDSの検出中心とXY平面内の位置が例えばnmレベルで一致している補償はないので、両者の位置ずれ量をオフセットとして考慮して、ショットの位置座標を算出する必要があるからである。例えば、上記オフセットを用いて、マーク検出系MDSの検出結果又は第1位置計測システム30の計測値を補正することで、算出されるウエハW上のウエハマークの基準座標系上における位置座標を補正することができる。 In step S112, one wafer mark is measured for each of 98 shots, that is, alignment measurement for all wafers (one-point measurement for all shots, in other words, EGA measurement for all shots). Specifically, the control device 60 measures the position coordinates of each search mark at the time of search alignment described above, and the position coordinates of the wafer mark on the wafer W on the reference coordinate system, that is, the position coordinates of the shot. Ask for. However, in this case, unlike the case of search alignment, the measurement information of the second position measurement system 50 is always used when calculating the position coordinates of the shot. The reason is that, as described above, the control device 60 makes the detection point of the first position measurement system 30 within the detection center of the mark detection system MDS and the XY plane based on the measurement information of the second position measurement system 50. The actuators of the three vibration isolation devices 14 are controlled in real time so that the positions match, for example, at the nm level, and the surface of the wafer W on the slider 10 matches the detection position of the mark detection system MDS. However, at the time of detecting the wafer mark, there is no compensation that the detection point of the first position measurement system 30 coincides with the detection center of the mark detection system MDS in the XY plane, for example, at the nm level. This is because it is necessary to calculate the position coordinates of the shot by considering the amount of deviation as an offset. For example, by using the above offset to correct the detection result of the mark detection system MDS or the measurement value of the first position measurement system 30, the position coordinates of the wafer mark on the wafer W calculated on the reference coordinate system are corrected. can do.

ここで、この全ショット1点計測に際して、制御装置60は、スライダ10(ウエハW)を、駆動システム20を介してX軸方向及びY軸方向の少なくとも一方の方向に移動してウエハマークを、マーク検出系MDSの検出領域内に位置決めする。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式でスライダ10をXY平面内でマーク検出系MDSに対して移動して、全ショット1点計測が行われる。 Here, in this one-point measurement of all shots, the control device 60 moves the slider 10 (wafer W) via the drive system 20 in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction to mark the wafer mark. It is positioned within the detection area of the mark detection system MDS. That is, the slider 10 is moved with respect to the mark detection system MDS in the XY plane by the step-and-repeat method, and all shots are measured at one point.

なお、計測ユニット40が焦点位置検出系を備えている場合には、ステップS106での説明と同様に、制御装置60は、焦点位置検出系の検出結果(出力)に基づいてウエハ表面のZ位置の調整を行っても良い。 When the measurement unit 40 is provided with the focus position detection system, the control device 60 determines the Z position on the wafer surface based on the detection result (output) of the focus position detection system, as described in step S106. May be adjusted.

ステップS112の全ウエハに対するアライメント計測(全ショット1点計測)に際して、スライダ10がXY平面内で移動されると、その移動に伴い、定盤12に偏荷重が作用するが、本実施形態では、制御装置60が、第1位置計測システム30の計測情報に含まれるスライダのX、Y座標位置に応じて、偏荷重の影響が相殺されるように3つの除振装置14を個別にフィード・フォワード制御し、それぞれの除振装置14が発生するZ軸方向の駆動力を個別に制御する。なお、制御装置60は、第1位置計測システム30の計測情報を用いることなく、スライダ10の既知の移動経路の情報に基づいて、定盤12に作用する偏荷重を予測し、偏荷重の影響が相殺されるように3つの除振装置14を個別にフィード・フォワード制御しても良い。また、本実施形態では、ウエハホルダWHのウエハ保持面(ピンチャックの多数のピンの上端面で規定される面)の凹凸の情報(以下、ホルダフラットネス情報と呼ばれる)は、予め実験等で求められているので、アライメント計測(例えば全ショット1点計測)に際して、スライダ10を移動する際に、制御装置60は、そのホルダフラットネス情報に基づいて、ウエハW表面の計測対象のウエハマークを含む領域が、マーク検出系MDSの光学系の焦点深度の範囲内に迅速に位置するように、3つの除振装置14をフィード・フォワード制御することで、定盤12のZ位置を微調整する。なお、上述の定盤12に作用する偏荷重の影響を相殺するためのフィード・フォワード制御及びホルダフラットネス情報に基づくフィード・フォワード制御のいずれか一方、または両方は実行しなくても良い。 When the slider 10 is moved in the XY plane during the alignment measurement (measurement of one point for all shots) for all the wafers in step S112, an eccentric load acts on the surface plate 12 with the movement. The control device 60 feeds and forwards the three vibration isolation devices 14 individually so that the influence of the eccentric load is canceled according to the X and Y coordinate positions of the slider included in the measurement information of the first position measurement system 30. It is controlled, and the driving force in the Z-axis direction generated by each vibration isolator 14 is individually controlled. The control device 60 predicts the eccentric load acting on the surface plate 12 based on the information of the known movement path of the slider 10 without using the measurement information of the first position measurement system 30, and the influence of the eccentric load. The three vibration isolation devices 14 may be individually feed-forward controlled so as to cancel each other out. Further, in the present embodiment, information on the unevenness of the wafer holding surface (the surface defined by the upper end surfaces of a large number of pins of the pin chuck) of the wafer holder WH (hereinafter referred to as holder flatness information) is obtained in advance by experiments or the like. Therefore, when moving the slider 10 in alignment measurement (for example, measurement of one point for all shots), the control device 60 includes a wafer mark to be measured on the surface of the wafer W based on the holder flatness information. The Z position of the surface plate 12 is finely adjusted by feedforward controlling the three vibration isolation devices 14 so that the region is quickly located within the depth of focus of the optical system of the mark detection system MDS. It is not necessary to execute either one or both of the feed-forward control for canceling the influence of the eccentric load acting on the surface plate 12 and the feed-forward control based on the holder flatness information.

なお、マーク検出系MDSの倍率の調整が可能である場合には、サーチアライメントに際しては、低倍率に設定し、アライメント計測に際しては、高倍率に設定することにしても良い。また、スライダ10上にロードされたウエハWの中心位置ずれ、および残留回転誤差が無視できるほど小さい場合には、ステップS108を省いても良い。 If the magnification of the mark detection system MDS can be adjusted, the magnification may be set to a low magnification for search alignment and a high magnification for alignment measurement. Further, if the center position deviation of the wafer W loaded on the slider 10 and the residual rotation error are negligibly small, step S108 may be omitted.

ステップS112における全ショット1点計測において、後述するEGA演算で用いられる、基準座標系におけるサンプルショット領域(サンプルショット)の位置座標の実測値が検出されることとなる。サンプルショットとは、ウエハW上の全てのショットのうち、後述するEGA演算で用いられるものとして、予め定められた特定の複数(少なくとも3つ)のショットを指す。なお、全ショット1点計測では、ウエハW上の全ショットがサンプルショットとなる。ステップS112の後、ステップS124に進む。 In the one-point measurement of all shots in step S112, the measured value of the position coordinates of the sample shot region (sample shot) in the reference coordinate system used in the EGA calculation described later is detected. The sample shot refers to a plurality of (at least three) shots predetermined as those used in the EGA calculation described later among all the shots on the wafer W. In the one-point measurement of all shots, all shots on the wafer W are sample shots. After step S112, the process proceeds to step S124.

この一方、ステップS110における判断が否定された場合、すなわちBモードが設定されている場合には、ステップS114に移行し、カウント値iが所定数K(Kは、1<K<Iを満足する自然数で、予め定められた数、例えば4である)より小さいか否かを判断する。なお、カウント値iは、後述するステップS128でインクリメントされる。そして、このステップS114における判断が肯定された場合には、ステップS120に移行し、全ショット多点計測を行う。ここで、全ショット多点計測とは、ウエハW上の全てのショットについて、それぞれ複数のウエハマークを計測することを意味する。計測対象となる複数のウエハマークは、予め定められている。例えば、ショットの形状(理想格子からの形状誤差)を統計演算により求めることができる配置の複数のウエハマークを計測対象としても良い。計測の手順は、計測対象のマークの数が異なる点を除いて、ステップS112における全ショット1点計測の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。ステップS120の後、ステップS124に移行する。 On the other hand, when the determination in step S110 is denied, that is, when the B mode is set, the process proceeds to step S114, and the count value i satisfies a predetermined number K (K satisfies 1 <K <I). It is determined whether or not the natural number is smaller than a predetermined number (for example, 4). The count value i is incremented in step S128, which will be described later. Then, if the determination in step S114 is affirmed, the process proceeds to step S120, and all-shot multipoint measurement is performed. Here, the multi-point measurement of all shots means that a plurality of wafer marks are measured for all shots on the wafer W. A plurality of wafer marks to be measured are predetermined. For example, a plurality of wafer marks having an arrangement in which the shape of the shot (shape error from the ideal grid) can be obtained by statistical calculation may be measured. Since the measurement procedure is the same as the case of one-point measurement of all shots in step S112 except that the number of marks to be measured is different, detailed description thereof will be omitted. After step S120, the process proceeds to step S124.

一方、ステップS114における判断が否定された場合には、ステップS116に移行し、カウント値iがK+1より小さいか否かを判断する。ここで、このステップS116における判断が肯定されるのは、カウント値iがi≧Kかつi<k+1の場合であるから、i=Kの場合となる。 On the other hand, if the determination in step S114 is denied, the process proceeds to step S116, and it is determined whether or not the count value i is smaller than K + 1. Here, the determination in step S116 is affirmed when the count value i is i ≧ K and i <k + 1, so i = K.

ステップS116の判断が肯定された場合には、ステップS118に進み、それまでに計測が行われたK−1枚(例えばK=4の場合は3枚)のウエハWに対するウエハマークの検出結果に基づいて、ショット毎に計測対象とすべきウエハマークを決定する。具体的には、ショット毎に、1つのウエハマークの検出で十分か、複数のウエハマークを検出すべきかを決定する。後者の場合、どのウエハマークを検出対象とするかも決定する。例えば、ショット毎に複数のウエハマークそれぞれの実測位置と設計位置との差(絶対値)を求め、その差の最大値と最小値との差が、ある閾値を超えるか否かで、ショット毎に、複数のウエハマークを検出すべきか、1つのウエハマークの検出で十分か、を決定する。前者の場合、例えば実測位置と設計位置との差(絶対値)が最大となるウエハマークと最小となるウエハマークが含まれるように、検出すべきウエハマークが決定される。ステップS118の後、ステップS122に進む。 If the determination in step S116 is affirmed, the process proceeds to step S118, and the result of detecting the wafer mark on the wafer W of K-1 wafers (for example, 3 wafers in the case of K = 4) measured up to that point is obtained. Based on this, the wafer mark to be measured is determined for each shot. Specifically, for each shot, it is determined whether the detection of one wafer mark is sufficient or whether a plurality of wafer marks should be detected. In the latter case, it is also determined which wafer mark is to be detected. For example, the difference (absolute value) between the measured position and the design position of each of a plurality of wafer marks is obtained for each shot, and whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the difference exceeds a certain threshold value is used for each shot. In addition, it is determined whether a plurality of wafer marks should be detected or whether the detection of one wafer mark is sufficient. In the former case, the wafer mark to be detected is determined so as to include, for example, the wafer mark that maximizes the difference (absolute value) between the measured position and the design position and the wafer mark that minimizes the difference (absolute value). After step S118, the process proceeds to step S122.

一方、ステップS116における判断が否定された場合には、ステップS122に移行する。ここで、ステップS116における判断が否定されるのは、カウント値iが、K+1≦iを満たす場合であり、必ず、その前に、カウント値i=KとなってステップS118でショット毎に計測対象とすべきウエハマークが決定されている。 On the other hand, if the determination in step S116 is denied, the process proceeds to step S122. Here, the determination in step S116 is denied when the count value i satisfies K + 1 ≦ i, and before that, the count value i = K and the measurement target for each shot in step S118. The wafer mark to be used has been determined.

ステップS122では、ステップS118でショット毎に決定された計測対象とすべきウエハマークを計測する。計測の手順は、計測対象のマークの数が異なる点を除いて、ステップS112における全ショット1点計測の場合と同様であるので、詳細説明は省略する。ステップS122の後、ステップS124に移行する。 In step S122, the wafer mark to be measured, which is determined for each shot in step S118, is measured. Since the measurement procedure is the same as the case of one-point measurement of all shots in step S112 except that the number of marks to be measured is different, detailed description thereof will be omitted. After step S122, the process proceeds to step S124.

これまでの説明からわかるように、Bモードの場合、ロット内の第1枚目から第K−1枚目(例えば第3枚目)までのウエハに対しては、全ショット多点計測が行われ、K枚目(例えば第4枚目)から第I枚目(例えば第25枚目)までのウエハに対しては、最初のK−1枚(例えば3枚)のウエハの全ショット多点計測の結果に基づいて、ショット毎に決定されたウエハマークの計測が行われることとなる。 As can be seen from the explanation so far, in the B mode, all shots are measured at multiple points for the first to K-1th wafers (for example, the third wafer) in the lot. For the wafers from the Kth wafer (for example, the 4th wafer) to the Ith wafer (for example, the 25th wafer), all shots of the first K-1 wafer (for example, 3 wafers) are multipointed. Based on the measurement result, the wafer mark determined for each shot is measured.

ステップS124では、ステップS112、ステップS120及びステップS122のいずれかのステップで計測したウエハマークの位置情報を用いて、EGA演算を行う。EGA演算とは、上述のウエハマークの計測(EGA計測)の後、サンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、ショットの位置座標と、そのショットの位置座標の補正量との関係を表現するモデル式の係数を求める統計演算を意味する。 In step S124, the EGA calculation is performed using the position information of the wafer mark measured in any of the steps S112, S120, and S122. The EGA calculation is a shot using statistical calculation such as the least squares method based on the data of the difference between the design value and the measured value of the position coordinates of the sample shot after the above-mentioned wafer mark measurement (EGA measurement). It means a statistical operation to obtain the coefficient of the model formula expressing the relationship between the position coordinates of the shot and the correction amount of the position coordinates of the shot.

本実施形態では、一例として、次のモデル式が、ショットの位置座標の設計値からの補正量の算出に用いられる。 In the present embodiment, as an example, the following model formula is used to calculate the correction amount from the design value of the position coordinates of the shot.

Figure 0006855012
Figure 0006855012

ここで、dx、dyは、ショットの位置座標の設計値からのX軸方向,Y軸方向の補正量であり、X、Yは、ウエハWの中心を原点とするウエハ座標系におけるショットの設計上の位置座標である。すなわち、上記式(1)は、ウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標X、Yに関する多項式であり、その位置座標X、Yと、そのショットの位置座標の補正量(アライメント補正成分)dx、dyとの関係を表現するモデル式となっている。なお、本実施形態では、前述したサーチアライメントにより、基準座標系とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、以下では、基準座標系と、ウエハ座標系を特に区別せず、すべて基準座標系であるものとして説明する。 Here, dx and dy are correction amounts in the X-axis direction and Y-axis direction from the design value of the position coordinates of the shot, and X and Y are the design of the shot in the wafer coordinate system with the center of the wafer W as the origin. The upper position coordinates. That is, the above equation (1) is a polynomial relating to the design position coordinates X and Y of each shot in the wafer coordinate system with the center of the wafer as the origin, and the position coordinates X and Y and the position coordinates of the shot are It is a model formula that expresses the relationship between the correction amount (alignment correction component) dx and dy. In the present embodiment, the rotation between the reference coordinate system and the wafer coordinate system is canceled by the search alignment described above. Therefore, in the following, the reference coordinate system and the wafer coordinate system are not particularly distinguished, and all of them are reference coordinate systems. It is explained as if.

モデル式(1)を用いれば、ウエハWのショットの位置座標X,Yから、そのショットの位置座標の補正量を求めることができる。ただし、この補正量を算出するためには、係数a0、a1、…、b0、b1、…を求める必要がある。EGA計測の後、そのサンプルショットの位置座標の設計値と実測値との差のデータに基づいて、最小二乗法等の統計演算を用いて、上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…を求める。 By using the model formula (1), the correction amount of the position coordinates of the shot can be obtained from the position coordinates X and Y of the shot of the wafer W. However, in order to calculate this correction amount, it is necessary to obtain the coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1, .... After the EGA measurement, based on the data of the difference between the design value and the measured value of the position coordinates of the sample shot, the coefficients a 0 , a 1 , of the above equation (1) are used by using a statistical calculation such as the least squares method. ..., b 0 , b 1 , ... are obtained.

モデル式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…を決定後、係数決定後のモデル式(1)にウエハ座標系における各ショット(区画領域)の設計上の位置座標X、Yを代入して、各ショットの位置座標の補正量dx、dyを求めることで、ウエハW上の複数のショット(区画領域)の真の配列(変形成分として、線形成分のみならず、非線形成分まで含む)を求めることができる。 After determining the coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ... In the model formula (1), the model formula (1) after the coefficients are determined is used in the design of each shot (partition area) in the wafer coordinate system. By substituting the position coordinates X and Y to obtain the correction amounts dx and dy of the position coordinates of each shot, a true arrangement of a plurality of shots (partition areas) on the wafer W (if only a linear component is used as a deformation component). (Including non-linear components) can be obtained.

ところで、既に露光が行われたウエハWの場合、それまでのプロセスの影響により、計測結果として得られる検出信号の波形が、全てのウエハマークについて良好であるとは限らない。かかる計測結果(検出信号の波形)が不良なウエハマークの位置を、上記のEGA演算に含めると、その計測結果(検出信号の波形)が不良なウエハマークの位置誤差が、係数a0、a1、…、b0、b1、…の算出結果に悪影響を与える。 By the way, in the case of the wafer W that has already been exposed, the waveform of the detection signal obtained as the measurement result is not always good for all the wafer marks due to the influence of the process up to that point. When the position of the wafer mark whose measurement result (waveform of the detection signal) is defective is included in the above EGA calculation, the position error of the wafer mark whose measurement result (waveform of the detection signal) is defective has coefficients a 0 and a. It adversely affects the calculation results of 1 , ..., b 0 , b 1, ....

そこで、本実施形態では、信号処理装置49が、計測結果が良好なウエハマークの計測結果のみを、制御装置60に送り、制御装置60は、計測結果を受信した全てのウエハマークの位置を用いて、上述のEGA演算を実行するようになっている。なお、上記式(1)の多項式の次数に特に制限はない。制御装置60は、EGA演算の結果を、その演算に用いられたマークに関する情報とともに、ウエハの識別情報(例えばウエハ番号、ロット番号)に対応づけて、アライメント履歴データファイルとして作成し、内部又は外部の記憶装置に記憶する。 Therefore, in the present embodiment, the signal processing device 49 sends only the measurement result of the wafer mark having a good measurement result to the control device 60, and the control device 60 uses the positions of all the wafer marks that received the measurement result. Therefore, the above-mentioned EGA operation is executed. The degree of the polynomial in the above equation (1) is not particularly limited. The control device 60 creates the result of the EGA calculation as an alignment history data file in association with the wafer identification information (for example, wafer number, lot number) together with the information about the mark used in the calculation, and internally or externally. Store in the storage device of.

ステップS124のEGA演算が終了すると、ステップS126に進み、ウエハWをスライダ10上からアンロードする。このアンロードは、制御装置60の管理の下、ステップS104におけるロードの手順と逆の手順で、ウエハ搬送系70とスライダ10上の上下動部材とによって行われる。 When the EGA calculation in step S124 is completed, the process proceeds to step S126, and the wafer W is unloaded from the slider 10. This unloading is performed by the wafer transfer system 70 and the vertical moving member on the slider 10 in the reverse procedure of the loading procedure in step S104 under the control of the control device 60.

次のステップS128では、カウンタのカウント値iを1インクリメント(i←i+1)した後、ステップS130に進んで、カウント値iがロット内のウエハの総数Iより大きいか否かを判断する。そして、このステップS130における判断が否定された場合には、ロット内の全てのウエハに対する処理が終了していないと判断して、ステップS104に戻り、以降ステップS130における判断が肯定されるまで、ステップS104〜ステップS130までの処理(判断を含む)を繰り返す。 In the next step S128, after incrementing the counter count value i by 1 (i ← i + 1), the process proceeds to step S130 to determine whether or not the count value i is larger than the total number of wafers I in the lot. If the determination in step S130 is denied, it is determined that the processing for all the wafers in the lot has not been completed, and the process returns to step S104 until the determination in step S130 is affirmed. The processing (including determination) from S104 to step S130 is repeated.

そして、ステップS130における判断が肯定されると、ロット内の全てのウエハに対して処理が終了したと判断して、本ルーチンの一連の処理を終了する。 Then, when the determination in step S130 is affirmed, it is determined that the processing has been completed for all the wafers in the lot, and the series of processing of this routine is completed.

以上詳細に説明したように、本実施形態に係る計測装置100によると、制御装置60は、駆動システム20によるスライダ10の移動を制御しつつ、第1位置計測システム30、及び第2位置計測システム50を用いて、定盤12に対するスライダ10の位置情報、及びマーク検出系MDSと定盤12との相対的な位置情報を取得するとともに、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成された複数のマークの位置情報を求めている。したがって、計測装置100によると、ウエハWに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。 As described in detail above, according to the measuring device 100 according to the present embodiment, the control device 60 controls the movement of the slider 10 by the drive system 20, and the first position measuring system 30 and the second position measuring system. Using 50, the position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 and the relative position information between the mark detection system MDS and the surface plate 12 are acquired, and a plurality of pieces formed on the wafer W using the mark detection system MDS. I'm looking for the position information of the mark. Therefore, according to the measuring device 100, the position information of the plurality of marks formed on the wafer W can be obtained with high accuracy.

また、本実施形態に係る計測装置100によると、制御装置60は、第2位置計測システム50による計測情報(定盤12とマーク検出系MDSとの相対的な位置情報)を常時取得し、マーク検出系MDSの検出中心と定盤12に対するスライダ10の6自由度方向の位置情報を検出する第1位置計測システムの計測点との位置関係がnmレベルで所望の関係に維持されるように、3つの除振装置14(のアクチュエータ)を介して定盤12の6自由度方向の位置をリアルタイムで制御している。また、制御装置60は、駆動システム20によるスライダ10の駆動を制御しつつ、第1位置計測システム30による計測情報(定盤12に対するスライダ10の位置情報)及び第2位置計測システム50による計測情報(定盤12とマーク検出系MDSとの相対的な位置情報)を取得し、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成されたマークを検出した時の検出信号と、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成されたマークを検出した時に得られる第1位置計測システム30による計測情報と、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成されたマークを検出した時に得られる第2位置計測システム50による計測情報とに基づいて、複数のウエハマークの位置情報を求める。したがって、計測装置100によると、ウエハWに形成された複数のマークの位置情報を、精度良く求めることができる。 Further, according to the measuring device 100 according to the present embodiment, the control device 60 constantly acquires the measurement information (the relative position information between the platen 12 and the mark detection system MDS) by the second position measuring system 50, and marks the mark. The positional relationship between the detection center of the detection system MDS and the measurement point of the first position measurement system that detects the position information of the slider 10 in the six degrees of freedom direction with respect to the platen 12 is maintained at the desired relationship at the nm level. The position of the platen 12 in the six degrees of freedom direction is controlled in real time via three vibration isolation devices 14 (actuators). Further, the control device 60 controls the drive of the slider 10 by the drive system 20, and the measurement information by the first position measurement system 30 (position information of the slider 10 with respect to the platen 12) and the measurement information by the second position measurement system 50. (Relative position information between the platen 12 and the mark detection system MDS) is acquired, and the detection signal when the mark formed on the wafer W is detected using the mark detection system MDS and the mark detection system MDS are used. The measurement information by the first position measurement system 30 obtained when the mark formed on the wafer W is detected, and the second position measurement system obtained when the mark formed on the wafer W is detected by using the mark detection system MDS. Based on the measurement information by 50, the position information of a plurality of wafer marks is obtained. Therefore, according to the measuring device 100, the position information of the plurality of marks formed on the wafer W can be obtained with high accuracy.

なお、例えば、計測されたマークの位置情報を用いてEGA演算を行なうことなく、計測されたマークの位置情報に基づいて、後述する露光の際のウエハW(ウエハステージWST)の位置制御を行なう場合などには、例えば上記の第2位置計測システム50による計測情報を、マークの位置情報の算出には用いなくても良い。ただし、この場合には、マーク検出系MDSを用いてウエハWに形成されたマークを検出した時に得られる第2位置計測システム50による計測情報を、オフセットして用いて、例えばウエハW(ウエハステージWST)の位置決め目標値などウエハWを移動させるための情報を補正することとすれば良い。あるいは、上記のオフセットを考慮して、露光時における後述するレチクルR(レチクルステージRST)の移動を制御することとしても良い。 For example, the position of the wafer W (wafer stage WST) at the time of exposure, which will be described later, is controlled based on the measured mark position information without performing the EGA calculation using the measured mark position information. In some cases, for example, the measurement information by the second position measurement system 50 may not be used for calculating the mark position information. However, in this case, the measurement information obtained by the second position measurement system 50 obtained when the mark formed on the wafer W is detected by using the mark detection system MDS is offset and used, for example, the wafer W (wafer stage). Information for moving the wafer W, such as the positioning target value of WST), may be corrected. Alternatively, the movement of the reticle R (reticle stage RST), which will be described later, may be controlled in consideration of the above offset.

また、本実施形態に係る計測装置100によると、アライメント計測に際し、ウエハW上のI個(例えば98個)のショットのそれぞれについて、少なくとも各1つのウエハマークの位置情報が計測され、この位置情報を用い、最小二乗法等の統計演算により、上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…が求められる。したがって、ウエハグリッドの変形成分を、線形成分のみならず、非線形成分まで、正確に求めることが可能になる。ここで、ウエハグリッドとは、ショットマップ(ウエハW上に形成されたショットの配列に関するデータ)に従って配列されたウエハW上のショットの中心を結んで形成される格子を意味する。 Further, according to the measuring device 100 according to the present embodiment, at the time of alignment measurement, the position information of at least one wafer mark is measured for each of I (for example, 98) shots on the wafer W, and this position information. The coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ... Of the above equation (1) can be obtained by statistical calculation such as the least squares method. Therefore, it is possible to accurately obtain not only the linear component but also the non-linear component of the deformation component of the wafer grid. Here, the wafer grid means a grid formed by connecting the centers of shots on the wafer W arranged according to a shot map (data relating to the arrangement of shots formed on the wafer W).

また、本実施形態に係る計測装置100によると、ウエハWが載置され保持されるスライダ10の6自由度方向の位置情報を計測する第1位置計測システム30は、少なくともウエハW上のウエハマークを、マーク検出系MDSで検出するため、スライダ10が移動する範囲では、ヘッド部32から計測ビームをグレーティングRG1に照射し続けることができる。したがって、第1位置計測システム30は、マーク検出のためにスライダ10が移動するXY平面内の全範囲で、連続して、その位置情報の計測が可能である。したがって、例えば計測装置100の製造段階(半導体製造工場の内での装置の立ち上げ段階を含む)において、第1位置計測システム30の測長軸によって規定される直交座標系(基準座標系)の原点出しを行うことで、スライダ10の絶対位置、ひいてはスライダ10の位置情報とマーク検出系MDSの検出結果とから求められる、スライダ10上に保持されたウエハW上のマーク(サーチマーク、ウエハマークに限らず、その他のマーク、例えば重ね合わせ計測マーク(レジストレーションマーク)なども含む)の絶対位置を、基準座標系上で管理することが可能である。なお、本明細書で「絶対位置」とは、基準座標系上における座標位置を意味する。 Further, according to the measuring device 100 according to the present embodiment, the first position measuring system 30 for measuring the position information in the six degrees of freedom direction of the slider 10 on which the wafer W is placed and held is at least the wafer mark on the wafer W. Is detected by the mark detection system MDS, so that the measurement beam can be continuously irradiated to the grating RG1 from the head portion 32 within the range in which the slider 10 moves. Therefore, the first position measurement system 30 can continuously measure the position information in the entire range in the XY plane in which the slider 10 moves for mark detection. Therefore, for example, in the manufacturing stage of the measuring device 100 (including the start-up stage of the device in the semiconductor manufacturing factory), the Cartesian coordinate system (reference coordinate system) defined by the length measuring axis of the first position measuring system 30. By setting the origin, the mark (search mark, wafer mark) on the wafer W held on the slider 10 is obtained from the absolute position of the slider 10, the position information of the slider 10, and the detection result of the mark detection system MDS. It is possible to manage the absolute position of other marks (including, for example, a superposition measurement mark (registration mark)) on the reference coordinate system. In addition, in this specification, an "absolute position" means a coordinate position in a reference coordinate system.

計測装置100により求められたウエハWのショットの位置座標の補正量(上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…)は、例えば露光装置によりウエハWを露光する際の露光位置に対するウエハの位置合わせに用いられるものと考えられる。しかるに、露光装置により計測装置100で位置座標の補正量が計測されたウエハWを露光するためには、そのウエハWを、スライダ10からアンロードした後、露光装置のウエハステージ上にロードする必要がある。スライダ10上のウエハホルダWHと、露光装置のウエハステージ上のウエハホルダとは、仮に同一タイプのウエハホルダが用いられていたとしても、ウエハホルダの個体差によりウエハWの保持状態が異なる。このため、せっかく、計測装置100でウエハWのショットの位置座標の補正量(上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…)を求めていても、その係数a0、a1、…、b0、b1、…の全てをそのまま用いることはできない。しかるに、ウエハホルダ毎にウエハWの保持状態が異なることで影響を受けるのは、ショットの位置座標の補正量の1次以下の低次成分(線形成分)であり、2次以上の高次成分は殆ど影響を受けないものと考えられる。その理由は、2次以上の高次成分は、主としてプロセスに起因するウエハWの変形に起因して生じる成分であると考えられ、ウエハホルダによるウエハの保持状態とは無関係な成分であると考えて差し支えないからである。 The correction amount of the position coordinates of the shot of the wafer W obtained by the measuring device 100 (coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ...) of the above equation (1) is, for example, the wafer W obtained by the exposure apparatus. It is considered that it is used for aligning the wafer with respect to the exposure position at the time of exposure. However, in order to expose the wafer W whose position coordinate correction amount has been measured by the measuring device 100 by the exposure device, it is necessary to unload the wafer W from the slider 10 and then load the wafer W onto the wafer stage of the exposure device. There is. Even if the same type of wafer holder is used for the wafer holder WH on the slider 10 and the wafer holder on the wafer stage of the exposure apparatus, the holding state of the wafer W differs depending on the individual difference of the wafer holder. Therefore, even if the measuring device 100 obtains the correction amount of the position coordinates of the shot of the wafer W (coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ... In the above equation (1)), the correction amount is obtained. All of the coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ... cannot be used as they are. However, it is the low-order component (linear component) of the first-order or lower order of the correction amount of the position coordinates of the shot that is affected by the different holding state of the wafer W for each wafer holder, and the second-order or higher-order component is affected. It is considered to be almost unaffected. The reason is that the second-order and higher-order components are considered to be components mainly caused by the deformation of the wafer W due to the process, and are considered to be components irrelevant to the holding state of the wafer by the wafer holder. This is because there is no problem.

かかる考えに基づけば、計測装置100により、時間を掛けてウエハWについて求めた高次成分の係数a、a、……、a、……、及びb、b、……、b、……は、露光装置でのウエハWの位置座標の補正量の高次成分の係数としてもそのまま用いることが可能である。したがって、露光装置のウエハステージ上では、ウエハWの位置座標の補正量の線形成分を求めるための簡易なEGA計測(例えば3〜16個程度のウエハマークの計測)を行うだけで良くなる。計測装置100は、露光装置とは別の装置であるから、基板の露光処理におけるスループットの低下を招くことなく、基板上のより多くのマークの位置情報を求めることが可能になる。 Based on such idea, the measuring apparatus 100, the coefficient of the high-order component obtained for the wafer W over time a 3, a 4, ......, a 9, ......, and b 3, b 4, ......, b 9 , ... Can be used as they are as the coefficient of the higher-order component of the correction amount of the position coordinates of the wafer W in the exposure apparatus. Therefore, on the wafer stage of the exposure apparatus, it is sufficient to perform simple EGA measurement (for example, measurement of about 3 to 16 wafer marks) for obtaining the linear component of the correction amount of the position coordinates of the wafer W. Since the measuring device 100 is a device different from the exposure device, it is possible to obtain more mark position information on the substrate without causing a decrease in throughput in the exposure processing of the substrate.

また、露光装置による、前述した簡易なEGA計測及び露光を含む露光装置によるウエハの処理と並行して、計測装置100で別のウエハについてアライメント計測を行うようにすれば、ウエハ処理のスループットを殆ど低下させることがない、効率的な処理が可能になる。 Further, if the measuring device 100 performs the alignment measurement on another wafer in parallel with the wafer processing by the exposure device including the above-mentioned simple EGA measurement and exposure by the exposure device, the throughput of the wafer processing can be almost reduced. Efficient processing that does not decrease is possible.

なお、上記実施形態では、説明の簡略化のため、計測モードとしてAモードとBモードとのいずれかが設定されるものとしたが、これに限らず、ロット内の全てのウエハ上の全ショットについて2以上の第1の数のウエハマークを検出するCモード、及びロット内の全てのウエハについて、一部のショット、例えばウエハの周辺部に位置する予め定められたショットについては2以上の第2の数のウエハマークを検出し、残りのショットについては各1つのウエハマークを検出するモード(Dモードと呼ぶ)などを設けても良い。さらに、ロット内の最初の所定枚数のウエハについてのウエハマークの検出結果に応じて、ロット内の残りのウエハについては、Aモード、Cモード、Dモードのいずれかを選択するEモードを設けても良い。 In the above embodiment, for simplification of the description, either A mode or B mode is set as the measurement mode, but the measurement mode is not limited to this, and all shots on all wafers in the lot are not limited to this. For C mode, which detects two or more first number of wafer marks, and for all wafers in the lot, some shots, for example, two or more pre-determined shots located at the periphery of the wafer. A mode (referred to as D mode) in which two wafer marks are detected and one wafer mark is detected for each of the remaining shots may be provided. Further, an E mode for selecting one of A mode, C mode, and D mode is provided for the remaining wafers in the lot according to the detection result of the wafer mark for the first predetermined number of wafers in the lot. Is also good.

また、計測装置100の計測モードとして、ロット内の全てのウエハについて、一部のショット、例えば、9割又は8割の数のショットの1つ以上のウエハマークを計測したり、ウエハの中央部に位置するショットについては、一つ間隔をあけたショットの1つ以上のウエハマークを計測しても良い。 Further, as a measurement mode of the measuring device 100, one or more wafer marks of some shots, for example, 90% or 80% of the shots, may be measured for all the wafers in the lot, or the central portion of the wafer may be measured. For shots located at, one or more wafer marks of one-spaced shots may be measured.

なお、上記実施形態では、グレーティングRG1、RG2a、RG2bそれぞれが、X軸方向及びY軸方向を周期方向とする場合について説明したが、これに限らず、第1位置計測システム30、第2位置計測システム50のそれぞれが備える格子部(2次元グレーティング)は、XY平面内で互いに交差する2方向を周期方向としていれば良い。 In the above embodiment, the case where the grating RG1, RG2a, and RG2b each have the X-axis direction and the Y-axis direction as the periodic directions has been described, but the present invention is not limited to this, and the first position measurement system 30 and the second position measurement are not limited to this. The lattice portion (two-dimensional grating) included in each of the systems 50 may have two directions intersecting each other in the XY plane as periodic directions.

また、上記実施形態で説明した第1位置計測システム30のヘッド部32の構成、及び検出点の配置などは一例に過ぎないことは勿論である。例えば、マーク検出系MDSの検出点と、ヘッド部32の検出中心とは、X軸方向及びY軸方向の少なくとも一方で、位置が一致していなくても良い。また、第1計測システム30のヘッド部とグレーティングRG1(格子部)との配置は反対でも良い。すなわち、スライダ10にヘッド部が設けられ、定盤12に格子部が設けられていても良い。また、第1位置計測システム30は、エンコーダシステム33とレーザ干渉計システム35とを必ずしも備えている必要はなく、エンコーダシステムのみによって第1位置計測システム30を構成しても良い。ヘッド部からスライダ10のグレーティングRG1にビームを照射し、グレーティングからの戻りビーム(回折ビーム)を受光して定盤12に対するスライダ10の6自由度方向の位置情報を計測するエンコーダシステムにより、第1位置計測システムを構成しても良い。この場合において、ヘッド部のヘッドの構成は特に問わない。例えば、グレーティングRG1上の所定点に対してX軸方向に同一距離離れた2点に検出ビームを照射する一対のXZヘッドと、所定点に対してY軸方向に同一距離離れた2点に検出ビームを照射する一対のYZヘッドとを設けても良いし、あるいは、グレーティングRG1のX軸方向に離れた2つの点にそれぞれ検出ビームを照射する一対の3次元ヘッドと、上記2つの点とは、Y軸方向の位置が異なる点に検出ビームを照射するXZヘッド又はYZヘッドとを設けても良い。第1位置計測システム30は、定盤12に対するスライダ10の6自由度方向の位置情報を必ずしも計測できる必要はなく、例えばX、Y、θz方向の位置情報を計測できるのみであっても良い。また、定盤12に対するスライダ10の位置情報を計測する第1位置計測システムが、定盤12とスライダ10との間に配置されていても良い。 Further, it goes without saying that the configuration of the head portion 32 of the first position measurement system 30 and the arrangement of the detection points described in the above embodiment are only examples. For example, the detection point of the mark detection system MDS and the detection center of the head portion 32 do not have to coincide with each other in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. Further, the arrangement of the head portion of the first measurement system 30 and the grating RG1 (grid portion) may be reversed. That is, the slider 10 may be provided with a head portion, and the surface plate 12 may be provided with a grid portion. Further, the first position measurement system 30 does not necessarily have to include the encoder system 33 and the laser interferometer system 35, and the first position measurement system 30 may be configured only by the encoder system. The first is by an encoder system that irradiates the grating RG1 of the slider 10 from the head portion, receives the return beam (diffraction beam) from the grating, and measures the position information of the slider 10 in the six degrees of freedom direction with respect to the surface plate 12. A position measurement system may be configured. In this case, the configuration of the head of the head portion is not particularly limited. For example, a pair of XZ heads that irradiate two points on the grating RG1 that are the same distance apart in the X-axis direction with a detection beam, and two points that are the same distance apart in the Y-axis direction from the predetermined point are detected. A pair of YZ heads that irradiate the beam may be provided, or a pair of three-dimensional heads that irradiate the detection beam at two points separated in the X-axis direction of the grating RG1 and the above two points are , An XZ head or a YZ head that irradiates a detection beam at different positions in the Y-axis direction may be provided. The first position measurement system 30 does not necessarily have to be able to measure the position information of the slider 10 in the six degrees of freedom direction with respect to the surface plate 12, and may only be able to measure the position information in the X, Y, and θz directions, for example. Further, a first position measuring system for measuring the position information of the slider 10 with respect to the surface plate 12 may be arranged between the surface plate 12 and the slider 10.

同様に、上記実施形態で説明した第2位置計測システム50の構成は、一例に過ぎない。例えば、ヘッド部52A、52Bが、定盤12側に固定され、スケール54A、54Bがマーク検出系MDSと一体的に設けられていても良い。また、第2計測システム50が、一対のヘッド部52A、52Bを備えている場合について例示したが、これに限らず、第2計測システム50は、ヘッド部を1つのみ備えていても良いし、3つ以上備えていても良い。いずれにしても、第2位置計測システム50によって、定盤12とマーク検出系MDSとの、6自由度方向の位置関係を計測できることが望ましい。ただし、第2計測システム50は、必ずしも、6自由度方向全ての位置関係を計測できなくても良い。 Similarly, the configuration of the second position measurement system 50 described in the above embodiment is only an example. For example, the head portions 52A and 52B may be fixed to the surface plate 12 side, and the scales 54A and 54B may be provided integrally with the mark detection system MDS. Further, the case where the second measurement system 50 includes a pair of head portions 52A and 52B has been illustrated, but the present invention is not limited to this, and the second measurement system 50 may include only one head portion. It may have three or more. In any case, it is desirable that the second position measurement system 50 can measure the positional relationship between the surface plate 12 and the mark detection system MDS in the six degrees of freedom direction. However, the second measurement system 50 does not necessarily have to be able to measure the positional relationship in all six degrees of freedom direction.

なお、上記実施形態では、スライダ10が、複数のエアベアリング18によって定盤12上に浮上支持され、スライダ10をX軸方向に駆動する第1駆動装置20Aと、スライダ10を第1駆動装置20Aと一体でY軸方向に駆動する第2駆動装置20Bとを含んで、スライダ10を定盤12に対して非接触状態で駆動する駆動システム20が構成された場合について説明した。しかし、これに限らず、駆動システム20として、スライダ10を、定盤12上で6自由度方向に駆動する構成の駆動システムを採用しても良い。かかる駆動システムを、一例として磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。かかる場合には、エアベアリング18は不要になる。なお、計測装置100は、除振装置14とは別に、定盤12を駆動する駆動システムを備えていても良い。 In the above embodiment, the slider 10 is floated and supported on the surface plate 12 by a plurality of air bearings 18 to drive the slider 10 in the X-axis direction, and the slider 10 is driven by the first drive device 20A. The case where the drive system 20 for driving the slider 10 in a non-contact state with respect to the surface plate 12 is configured including the second drive device 20B for driving in the Y-axis direction integrally with the surface plate 12 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a drive system having a configuration in which the slider 10 is driven in the direction of 6 degrees of freedom on the surface plate 12 may be adopted as the drive system 20. Such a drive system may be configured by a magnetic levitation type flat motor as an example. In such a case, the air bearing 18 becomes unnecessary. The measuring device 100 may include a drive system for driving the surface plate 12 in addition to the vibration isolating device 14.

《第2の実施形態》
次に、上述した計測装置100を含むリソグラフィシステムに関する第2の実施形態について、図8〜図10に基づいて説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the lithography system including the above-mentioned measuring device 100 will be described with reference to FIGS. 8 to 10.

本第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000は、図8に示されるように、互いにインライン接続された露光装置200、計測装置100及び基板処理装置300を、備えている。ここで、基板処理装置300として、コータ・デベロッパ(C/D)が用いられているので、以下では、適宜、C/D300とも表記する。リソグラフィシステム1000は、クリーンルーム内に設置されている。 As shown in FIG. 8, the lithography system 1000 according to the second embodiment includes an exposure device 200, a measuring device 100, and a substrate processing device 300 that are connected in-line to each other. Here, since a coater / developer (C / D) is used as the substrate processing apparatus 300, it is also referred to as C / D 300 as appropriate below. The lithography system 1000 is installed in a clean room.

通常のリソグラフィシステムでは、例えば米国特許第6,698,944号明細書などに開示されるように、露光装置と基板処理装置(C/D)との間に両者をインラインにて接続するためのウエハ搬送系をチャンバの内部に有するインラインインタフェース部が配置される。一方、図8を見るとわかるように、本第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000では、インラインインタフェース部に代えて、計測装置100が、露光装置200とC/D300との間に配置されている。 In a normal lithography system, for example, as disclosed in US Pat. No. 6,698,944, for connecting both in-line between an exposure apparatus and a substrate processing apparatus (C / D). An in-line interface section having a wafer transfer system inside the chamber is arranged. On the other hand, as can be seen from FIG. 8, in the lithography system 1000 according to the second embodiment, the measuring device 100 is arranged between the exposure device 200 and the C / D 300 instead of the inline interface unit. There is.

リソグラフィシステム1000が備える、露光装置200、C/D300及び計測装置100は、いずれもチャンバを有し、チャンバ同士が隣接して配置されている。露光装置200が有する露光制御装置220と、C/D300が有する塗布現像制御装置320と、計測装置100が有する制御装置60とは、ローカルエリアネットワーク(LAN)500を介して互いに接続されており、三者間で通信を行う。LAN500には、記憶装置400も接続されている。 The exposure apparatus 200, the C / D 300, and the measuring apparatus 100 included in the lithography system 1000 all have chambers, and the chambers are arranged adjacent to each other. The exposure control device 220 included in the exposure device 200, the coating development control device 320 included in the C / D 300, and the control device 60 included in the measuring device 100 are connected to each other via a local area network (LAN) 500. Communicate between the three parties. A storage device 400 is also connected to the LAN 500.

露光装置200は、一例としてステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(スキャナ)である。図9には、露光装置200のチャンバ内の構成部分が一部省略して示されている。 The exposure apparatus 200 is, for example, a step-and-scan type projection exposure apparatus (scanner). In FIG. 9, a part of the components in the chamber of the exposure apparatus 200 is omitted.

露光装置200は、図9に示されるように、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内を移動するウエハステージWST、及びこれらの制御系等を備えている。露光装置200は、前述のマーク検出系MDSの光軸AX1と平行なZ軸方向の光軸AXを有する投影光学系PLを備えている。 As shown in FIG. 9, the exposure apparatus 200 projects an image of the illumination system IOP, the reticle stage RST holding the reticle R, and the pattern formed on the reticle R onto the wafer W coated with the sensitive agent (resist). It includes a projection unit PU, a wafer stage WST that holds the wafer W and moves in the XY plane, and a control system for these. The exposure apparatus 200 includes a projection optical system PL having an optical axis AX in the Z-axis direction parallel to the optical axis AX1 of the mark detection system MDS described above.

照明系IOPは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド(マスキングシステム)で設定(制限)されたレチクルR上でX軸方向(図9における紙面直交方向)に細長く伸びるスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されている。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。 The illumination system IOP includes a light source and an illumination optical system connected to the light source via a light transmission optical system, and is set (restricted) by a reticle blind (masking system) in the X-axis direction (in FIG. 9). The slit-shaped illumination region IAR extending in the direction perpendicular to the paper surface is illuminated by the illumination light (exposure light) IL with substantially uniform illuminance. The configuration of the lighting system IOP is disclosed, for example, in US Patent Application Publication No. 2003/0025890. Here, as the illumination light IL, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as an example.

レチクルステージRSTは、照明系IOPの図9における下方に配置されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系211(図9では不図示、図10参照)によって、不図示のレチクルステージ定盤上を、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図9における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。 The reticle stage RST is arranged below the lighting system IOP in FIG. The reticle stage RST can be micro-driven in a horizontal plane (XY plane) on a reticle stage platen (not shown in FIG. 9) by a reticle stage drive system 211 (not shown in FIG. 9, see FIG. 10) including, for example, a linear motor. At the same time, it can be driven in a predetermined stroke range in the scanning direction (the Y-axis direction which is the left-right direction in the paper surface in FIG. 9).

レチクルステージRST上には、−Z側の面(パターン面)にパターン領域と、該パターン領域との位置関係が既知の複数のマークと、が形成されたレチクルRが載置されている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)214によって、移動鏡212(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉計214の計測情報は、露光制御装置220(図10参照)に供給される。なお、上述したレチクルステージRSTのXY平面内の位置情報は、レチクルレーザ干渉計214に代えて、エンコーダにより計測を行っても良い。 On the reticle stage RST, a reticle R on which a pattern region and a plurality of marks whose positional relationship with the pattern region is known is formed on a surface (pattern surface) on the −Z side is placed. The position information (including rotation information in the θz direction) of the reticle stage RST in the XY plane is formed on the end face of the moving mirror 212 (or the end face of the reticle stage RST) by the reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 214. It is always detected with a resolution of, for example, about 0.25 nm through the reflected surface. The measurement information of the reticle interferometer 214 is supplied to the exposure control device 220 (see FIG. 10). The position information of the reticle stage RST in the XY plane may be measured by an encoder instead of the reticle laser interferometer 214.

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図9における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒240と、鏡筒240内に保持された投影光学系PLとを含む。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。レチクルRは、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致するように配置され、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハWは、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される。このため、照明系IOPからの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、レチクルRを通過した照明光ILにより、その照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLを介して、照明領域IARに共役なウエハW上の領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。 The projection unit PU is arranged below the reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a lens barrel 240 and a projection optical system PL held in the lens barrel 240. The projection optical system PL is, for example, bilateral telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, 1/8 times, etc.). The reticle R is arranged so that the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface substantially coincide with each other, and the wafer W coated with the resist (sensitizer) on the surface is the second surface of the projection optical system PL. It is arranged on the surface (image surface) side. Therefore, when the illumination region IAR on the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the illumination light IL passing through the reticle R reduces the circuit pattern of the reticle R in the illumination region IAR. A reduced image of a part of the circuit pattern) is formed in a region (hereinafter, also referred to as an exposure region) IA on the wafer W conjugated to the illumination region IAR via the projection optical system PL. Then, by synchronously driving the reticle stage RST and the wafer stage WST, the reticle R is moved relative to the illumination region IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction), and the exposure region IA (illumination light IL) is moved. By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot region (partition region) on the wafer W is performed, and the pattern of the reticle R is transferred to the shot region. To.

投影光学系PLとしては、一例としてZ軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数枚、例えば10〜20枚程度の屈折光学素子(レンズ素子)のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系PLを構成する複数枚のレンズ素子のうち、物体面側(レチクルR側)の複数枚のレンズ素子は、不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などによって、Z軸方向(投影光学系PLの光軸方向)にシフト駆動、及びXY面に対する傾斜方向(すなわちθx方向及びθy方向)に駆動可能な可動レンズとなっている。そして、結像特性補正コントローラ248(図9では不図示、図10参照)が、露光制御装置220からの指示に基づき、各駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、各可動レンズが個別に駆動され、投影光学系PLの種々の結像特性(倍率、歪曲収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲など)が調整されるようになっている。なお、可動レンズの移動に代えて、あるいはこれに加えて、鏡筒240の内部の隣接する特定のレンズ素子間に気密室を設け、該気密室内の気体の圧力を結像特性補正コントローラ248が制御する構成にしても良いし、照明光ILの中心波長を結像特性補正コントローラ248がシフトできる構成を採用しても良い。これらの構成によっても、投影光学系PLの結像特性の調整が可能である。 As the projection optical system PL, for example, a refraction system composed of only a plurality of refracting optical elements (lens elements) arranged along the optical axis AX parallel to the Z-axis direction, for example, about 10 to 20 elements is used. There is. Of the plurality of lens elements constituting the projection optical system PL, the plurality of lens elements on the object surface side (reticle R side) are driven in the Z-axis direction (projection optics) by a driving element (not shown) such as a piezo element. It is a movable lens that can be shifted in the optical axis direction of the system PL and driven in the tilt direction (that is, the θx direction and the θy direction) with respect to the XY plane. Then, the imaging characteristic correction controller 248 (not shown in FIG. 9, see FIG. 10) independently adjusts the applied voltage to each driving element based on the instruction from the exposure control device 220, so that each movable lens can be moved. It is individually driven and various imaging characteristics (magnification, distortion, astigmatism, coma, curvature of field, etc.) of the projection optical system PL are adjusted. Instead of or in addition to the movement of the movable lens, an airtight chamber is provided between specific adjacent lens elements inside the lens barrel 240, and the pressure of the gas in the airtight chamber is measured by the imaging characteristic correction controller 248. The configuration may be controlled, or the configuration in which the imaging characteristic correction controller 248 can shift the center wavelength of the illumination light IL may be adopted. The imaging characteristics of the projection optical system PL can also be adjusted by these configurations.

ウエハステージWSTは、平面モータ又はリニアモータ等を含むステージ駆動系224(図9では、便宜上ブロックにて示されている)によって、ウエハステージ定盤222上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。ウエハステージWST上に、ウエハWが、ウエハホルダ(不図示)を介して真空吸着等によって保持されている。本第2の実施形態では、ウエハホルダは、300mmウエハを吸着保持することができるものとする。なお、ウエハステージWSTに代えて、X軸方向、Y軸方向及びθz方向に移動する第1ステージと、該第1ステージ上でZ軸方向、θx方向及びθy方向に微動する第2ステージとを備える、ステージ装置を用いることもできる。なお、ウエハステージWSTとウエハステージWSTのウエハホルダのいずれか一方、又は両方を、「第2基板保持部材」と呼んでも良い。 The wafer stage WST has a predetermined stroke in the X-axis direction and the Y-axis direction on the wafer stage platen 222 by a stage drive system 224 (shown by a block in FIG. 9 for convenience) including a flat motor or a linear motor. In addition to being driven by, it is minutely driven in the Z-axis direction, the θx direction, the θy direction, and the θz direction. The wafer W is held on the wafer stage WST via a wafer holder (not shown) by vacuum suction or the like. In the second embodiment, the wafer holder can suck and hold a 300 mm wafer. Instead of the wafer stage WST, a first stage that moves in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction, and a second stage that slightly moves in the Z-axis direction, the θx direction, and the θy direction on the first stage are used. It is also possible to use a stage device provided. In addition, either one or both of the wafer stage WST and the wafer holder of the wafer stage WST may be referred to as a "second substrate holding member".

ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、干渉計システムと略記する)218によって、移動鏡216(又はウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。なお、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報は、干渉計システム218に代えて、エンコーダシステムにより計測を行っても良い。 Position information of the wafer stage WST in the XY plane (including rotation information (yaw amount (rotation amount θz in the θz direction), pitching amount (rotation amount θx in the θx direction), rolling amount (rotation amount θy in the θy direction))) Is constantly detected by a laser interferometer system (hereinafter abbreviated as an interferometer system) 218 through a moving mirror 216 (or a reflecting surface formed on the end face of the wafer stage WST) with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Will be done. The position information of the wafer stage WST in the XY plane may be measured by an encoder system instead of the interferometer system 218.

干渉計システム218の計測情報は、露光制御装置220に供給される(図10参照)。露光制御装置220は、干渉計システム218の計測情報に基づいて、ステージ駆動系224を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。 The measurement information of the interferometer system 218 is supplied to the exposure control device 220 (see FIG. 10). The exposure control device 220 controls the position (including rotation in the θz direction) of the wafer stage WST in the XY plane via the stage drive system 224 based on the measurement information of the interferometer system 218.

また、図9では図示が省略されているが、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAFS(図10参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFSの計測情報も露光制御装置220に供給される(図10参照)。 Further, although not shown in FIG. 9, the position and the amount of inclination of the surface of the wafer W in the Z-axis direction are many of the oblique incident methods disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332. It is measured by a focus sensor AFS (see FIG. 10) including a point focus position detection system. The measurement information of the focus sensor AFS is also supplied to the exposure control device 220 (see FIG. 10).

また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さである基準板FPが固定されている。この基準板FPの表面には、アライメント検出系ASのベースライン計測等に用いられる第1基準マーク、及び後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の第2基準マークなどが形成されている。 Further, on the wafer stage WST, a reference plate FP whose surface is the same height as the surface of the wafer W is fixed. On the surface of the reference plate FP, a first reference mark used for baseline measurement of the alignment detection system AS and a pair of second reference marks detected by the reticle alignment detection system described later are formed.

投影ユニットPUの鏡筒240の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク又は第1基準マークを検出するアライメント検出系ASが設けられている。アライメント検出系ASとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマークの画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。なお、画像処理方式のアライメント検出系ASに代えて、あるいはアライメント検出系ASとともに、回折光干渉型のアライメント系を用いても良い。 On the side surface of the lens barrel 240 of the projection unit PU, an alignment detection system AS for detecting the alignment mark or the first reference mark formed on the wafer W is provided. As an alignment detection system AS, for example, it is a kind of imaging type alignment sensor of the image processing method that measures the mark position by illuminating the mark with broadband (broadband) light such as a halogen lamp and processing the image of this mark. A certain FIA (Field Image Alignment) system is used. In addition, instead of the alignment detection system AS of the image processing method, or together with the alignment detection system AS, a diffracted light interference type alignment system may be used.

露光装置200では、さらに、レチクルステージRSTの上方に、レチクルステージRSTに載置されたレチクルR上の同一Y位置にある一対のレチクルマークを同時に検出可能な一対のレチクルアライメント検出系213(図9では不図示、図10参照)がX軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系213によるマークの検出結果は、露光制御装置220に供給されている。 Further, in the exposure apparatus 200, a pair of reticle alignment detection systems 213 (FIG. 9) capable of simultaneously detecting a pair of reticle marks at the same Y position on the reticle R mounted on the reticle stage RST above the reticle stage RST. (Not shown, see FIG. 10) are provided at predetermined distances in the X-axis direction. The mark detection result by the reticle alignment detection system 213 is supplied to the exposure control device 220.

図10には、露光制御装置220の入出力関係がブロック図にて示されている。図10に示されるように、露光装置200は、上記構成各部の他、露光制御装置220に接続された、ウエハを搬送するウエハ搬送系270等を備えている。露光制御装置220は、マイクロコンピュータ又はワークステーション等を含み、上記構成各部を含む装置全体を統括的に制御する。ウエハ搬送系270は、例えば水平多関節型ロボットから成る。 In FIG. 10, the input / output relationship of the exposure control device 220 is shown in a block diagram. As shown in FIG. 10, the exposure device 200 includes, in addition to the above-mentioned components, a wafer transfer system 270 and the like connected to the exposure control device 220 to transfer wafers. The exposure control device 220 includes a microcomputer, a workstation, and the like, and controls the entire device including the above-mentioned components in an integrated manner. The wafer transfer system 270 includes, for example, a horizontal articulated robot.

図8に戻り、C/D300は、図示は省略されているが、例えばウエハに対する感応剤(レジスト)の塗布を行う塗布部と、ウエハの現像が可能な現像部と、プリベーク(PB)及び現像前ベーク(post-exposure bake:PEB)を行うベーク部と、ウエハ搬送系(以下、便宜上、C/D内搬送系と呼ぶ)と、を備えている。C/D300は、さらに、ウエハを温調できる温調部330と、を備えている。温調部330は、通常、冷却部であり、例えばクールプレートと呼ばれる平坦なプレート(温調装置)を備えている。クールプレートは、例えば冷却水の循環等により冷却される。この他、ペルチェ効果による電子冷却を利用する場合もある。 Returning to FIG. 8, although not shown, the C / D 300 has, for example, a coating unit for applying a sensitive agent (resist) to the wafer, a developing unit capable of developing the wafer, and prebaking (PB) and developing. It includes a baking unit for performing post-exposure bake (PEB) and a wafer transfer system (hereinafter, referred to as a C / D intra-convey system for convenience). The C / D 300 further includes a temperature control unit 330 capable of controlling the temperature of the wafer. The temperature control unit 330 is usually a cooling unit, and includes, for example, a flat plate (temperature control device) called a cool plate. The cool plate is cooled by, for example, circulation of cooling water. In addition, electronic cooling by the Peltier effect may be used.

記憶装置400は、LAN500に接続された管理装置と、該管理装置にスカジー(SCSI)等の通信路を介して接続されたストレージデバイスとを含む。 The storage device 400 includes a management device connected to the LAN 500 and a storage device connected to the management device via a communication path such as SCSI (SCSI).

本第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000では、計測装置100、露光装置200及びC/D300は、いずれもバーコードリーダ(不図示)を備えており、ウエハ搬送系70(図6参照)、ウエハ搬送系270(図10参照)及びC/D内搬送系(不図示)のそれぞれによるウエハの搬送中に、バーコードリーダにより、各ウエハの識別情報、例えばウエハ番号、ロット番号などの読み取りが適宜行われる。以下では、説明の簡略化のため、バーコードリーダを用いた各ウエハの識別情報の読み取りに関する説明は省略する。 In the lithography system 1000 according to the second embodiment, the measuring device 100, the exposure device 200, and the C / D 300 all include a barcode reader (not shown), and the wafer transfer system 70 (see FIG. 6). During wafer transfer by the wafer transfer system 270 (see FIG. 10) and the in-C / D transfer system (not shown), the barcode reader can read the identification information of each wafer, such as the wafer number and lot number. It is done as appropriate. Hereinafter, for the sake of simplification of the description, the description regarding the reading of the identification information of each wafer using the barcode reader will be omitted.

リソグラフィシステム1000では、露光装置200、C/D300及び計測装置100(以下、適宜、3つの装置100、200、300とも呼ぶ)のそれぞれにより、多数のウエハが連続して処理される。リソグラフィシステム1000では、システム全体としてのスループットが最大となるように、すなわち、例えば処理に最も時間を要する装置の処理時間に、他の装置の処理時間が完全にオーバーラップするように、全体の処理シーケンスが定められている。 In the lithography system 1000, a large number of wafers are continuously processed by each of the exposure device 200, the C / D 300, and the measuring device 100 (hereinafter, appropriately referred to as three devices 100, 200, 300). In the lithography system 1000, the entire processing is performed so that the throughput of the entire system is maximized, that is, the processing time of the device that takes the longest processing, for example, completely overlaps the processing time of the other device. The sequence is defined.

以下、リソグラフィシステム1000により、多数のウエハを連続的に処理する場合の動作の流れについて説明する。 Hereinafter, the operation flow when a large number of wafers are continuously processed by the lithography system 1000 will be described.

まず、C/D内搬送系(例えばスカラーロボット)により、C/D300のチャンバ内に配置されたウエハキャリアから第1枚目のウエハ(Wとする)が取り出され、塗布部に搬入される。これにより、塗布部によりレジストの塗布が開始される。レジストの塗布が終了すると、C/D内搬送系は、ウエハWを塗布部から取り出してベーク部に搬入する。これにより、ベーク部でウエハWの加熱処理(PB)が開始される。そして、ウエハのPBが終了すると、C/D内搬送系により、ウエハWがベーク部から取り出され温調部330内に搬入される。これにより、温調部330内部のクールプレートでウエハWの冷却が開始される。この冷却は、露光装置200内で影響のない温度、一般的には、例えば20〜25℃の範囲で定められる露光装置200の空調系の目標温度を目標温度として行われる。通常、温調部330内に搬入された時点では、ウエハの温度は目標温度に対して±0.3[℃]の範囲内にあるが、温調部330により目標温度±10[mK]の範囲に温調される。 First, the C / D within the transport system (e.g., a scalar robot), (a W 1) wafer from arranged wafer carrier into the chamber of the first sheet of C / D300 is taken out, it is carried into the coating unit .. As a result, the coating portion starts coating the resist. When the application of the resist is completed, the transfer system in the C / D takes out the wafer W 1 from the coating portion and carries it into the baking portion. Accordingly, heat treatment of the wafer W 1 (PB) is started by the baking unit. Then, when the PB of the wafer is completed, the wafer W 1 is taken out from the bake portion and carried into the temperature control portion 330 by the transfer system in the C / D. Thus, the wafer W 1 cooling is started by the temperature control unit 330 inside the cool plate. This cooling is performed with a temperature that does not affect the exposure device 200, generally, a target temperature of the air conditioning system of the exposure device 200 defined in the range of, for example, 20 to 25 ° C. as a target temperature. Normally, the temperature of the wafer is within the range of ± 0.3 [° C.] with respect to the target temperature at the time of being carried into the temperature control unit 330, but the target temperature of ± 10 [mK] is set by the temperature control unit 330. The temperature is adjusted to the range.

そして、温調部330内で冷却(温調)が終了すると、そのウエハWは、C/D内搬送系により、C/D300と計測装置100との間に設けられた第1基板受け渡し部上に載置される。 Then, when cooling (temperature control) is completed in the temperature control section 330, the wafer W 1 is transferred to the first substrate transfer section provided between the C / D 300 and the measuring device 100 by the transport system in the C / D. Placed on top.

C/D300内では、上記と同様の一連のウエハに対するレジスト塗布、PB、冷却、及びこれらの一連の処理に伴う上記のウエハの搬送動作が順次繰り返し行われ、ウエハが順次第1基板受け渡し部上に載置される。なお、実際には、C/D300のチャンバ内に、塗布部及びC/D内搬送系をそれぞれ2つ以上設けることにより、複数枚のウエハに対する並行処理が可能であり、露光前処理に要する時間の短縮が可能になる。 In the C / D 300, resist coating, PB, cooling, and the above-mentioned wafer transfer operation associated with the series of processing are sequentially repeated on a series of wafers similar to the above, and the wafers are sequentially placed on the first substrate transfer section. It is placed in. Actually, by providing two or more coating portions and two or more transfer systems in the C / D in the chamber of the C / D 300, parallel processing can be performed on a plurality of wafers, and the time required for the pre-exposure processing. Can be shortened.

計測装置100では、C/D内搬送系により第1基板受け渡し部上に順次載置される露光前のウエハWを、ウエハ搬送系70とスライダ10上の上下動部材との共同作業により先に第1の実施形態で説明した手順でスライダ10上にロードする。ロード後、計測装置100により、設定された計測モードでのウエハのアライメント計測が行われ、制御装置60により、ウエハWのショットの位置座標の補正量(上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…)が求められる。 In the measuring device 100, the wafer W 1 before exposure, which is sequentially placed on the first substrate transfer portion by the transfer system in the C / D, is first moved by the joint work of the wafer transfer system 70 and the vertical moving member on the slider 10. Load onto the slider 10 according to the procedure described in the first embodiment. After loading, the measuring device 100 performs the alignment measurement of the wafer in the set measurement mode, and the control device 60 corrects the position coordinates of the shot of the wafer W (coefficients a 0 , a of the above equation (1)). 1 , ..., b 0 , b 1 , ...) are required.

制御装置60は、求めた位置座標の補正量(上記式(1)の係数a0、a1、…、b0、b1、…)、その補正量の算出にマークの位置情報が用いられたウエハマークの情報、計測モードの情報、及び検出信号が良好であった全てのウエハマークの情報などの履歴情報とウエハWの識別情報(ウエハ番号、ロット番号)とを関連付けてアライメント履歴データ(ファイル)を作成し、記憶装置400内に格納する。 The control device 60 uses the correction amount of the obtained position coordinates (coefficients a 0 , a 1 , ..., b 0 , b 1 , ...) of the above equation (1), and the position information of the mark for calculating the correction amount. Alignment history data by associating history information such as wafer mark information, measurement mode information, and all wafer mark information with good detection signals with wafer W 1 identification information (wafer number, lot number). (File) is created and stored in the storage device 400.

しかる後、アライメント計測が終了したウエハWを、ウエハ搬送系70が、露光装置200のチャンバ内部の、計測装置100の近くに設けられた第2基板受け渡し部のロード側基板載置部に載置する。ここで、第2基板受け渡し部には、ロード側基板載置部とアンロード側基板載置部とが設けられている。 Thereafter, the wafer W 1 which alignment measurement is completed, the wafer transport system 70, the chamber inside of the exposure apparatus 200, placing the load side substrate platform of the second substrate transfer unit provided in the vicinity of the measuring device 100 Place. Here, the second substrate delivery portion is provided with a load-side substrate mounting portion and an unload-side substrate mounting portion.

以降、計測装置100では、第2枚目以降のウエハに対して、ウエハW1と同様の手順で、アライメント計測、アライメント履歴データ(ファイル)の作成、ウエハの搬送が繰り返し行われることとなる。 Thereafter, the measuring apparatus 100, the second and subsequent wafers, the same procedure as the wafer W 1, alignment measurement, creating alignment history data (file), so that the conveyance of the wafer is repeated.

前述のロード側基板載置部に載置されたウエハWは、ウエハ搬送系270により、露光装置200内部の所定の待機位置まで搬送される。ただし、第1枚目のウエハWは、待機位置で待機すること無く、直ちに露光制御装置220によって、ウエハステージWST上にロードされる。このウエハのロードは、露光制御装置220により、前述した計測装置100で行われたと同様にして、ウエハステージWST上の不図示の上下動部材とウエハ搬送系270とを用いて行われる。ロード後、ウエハステージWST上のウエハに対して、アライメント検出系ASを用いて前述と同様のサーチアライメント、及び例えば3〜16程度のショットをアライメントショットとするEGA方式のウエハライメントが行われる。このEGA方式のウエハライメントに際し、露光装置200の露光制御装置220は、記憶装置400内に格納されたアライメント履歴データファイルを、ウエハアライメント及び露光の対象となるウエハ(対象ウエハ)の識別情報(例えばウエハ番号、ロット番号)をキーとして検索し、その対象ウエハのアライメント履歴データを取得する。そして、露光制御装置220は、所定の準備作業の後、取得したアライメント履歴データに含まれる計測モードの情報に応じて、次のようなウエハアライメントを行う。 Wafer W 1 mounted on the load side substrate platform described above, the wafer transport system 270, is transported to a predetermined waiting position inside the exposure device 200. However, the first wafer W 1 is immediately loaded onto the wafer stage WST by the exposure control device 220 without waiting at the standby position. The loading of the wafer is performed by the exposure control device 220 using the vertically moving member (not shown) on the wafer stage WST and the wafer transfer system 270 in the same manner as performed by the measuring device 100 described above. After loading, the wafer on the wafer stage WST is subjected to the same search alignment as described above using the alignment detection system AS, and an EGA-type wafer alignment in which shots of, for example, about 3 to 16 are used as alignment shots. In the case of this EGA type wafer lining, the exposure control device 220 of the exposure device 200 uses the alignment history data file stored in the storage device 400 as identification information (for example, target wafer) of the wafer (target wafer) to be subjected to wafer alignment and exposure. The wafer number, lot number) is used as a key to search, and the alignment history data of the target wafer is acquired. Then, after the predetermined preparatory work, the exposure control device 220 performs the following wafer alignment according to the measurement mode information included in the acquired alignment history data.

まず、モードAの情報が含まれている場合について説明する。この場合には、アライメント履歴データに含まれる、計測装置100によって位置情報が計測された(補正量の算出にマークの位置情報が用いられた)ウエハマークの中からアライメントショット数に対応する数のウエハマークを選択して、検出対象とし、その検出対象のウエハマークをアライメント検出系ASを用いて検出し、その検出結果と検出時のウエハステージWSTの位置(干渉計システム218による計測情報)とに基づいて、検出対象の各ウエハマークの位置情報を求め、その位置情報を用いて、EGA演算を行い、次式(2)の各係数を求める。 First, a case where the information of the mode A is included will be described. In this case, the number of wafer marks whose position information has been measured by the measuring device 100 (where the mark position information was used to calculate the correction amount) included in the alignment history data corresponds to the number of alignment shots. A wafer mark is selected to be detected, the wafer mark to be detected is detected using the alignment detection system AS, and the detection result and the position of the wafer stage WST at the time of detection (measurement information by the interferometer system 218) Based on the above, the position information of each wafer mark to be detected is obtained, and the EGA calculation is performed using the position information to obtain each coefficient of the following equation (2).

Figure 0006855012
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そして、露光制御装置220は、ここで求めた係数(c、c、c、d、d、d)を、アライメント履歴データに含まれる係数(a、a、a、b、b、b)と置き換え、置き換え後の係数を含む次式(3)で表されるウエハの中心を原点とするウエハ座標系における各ショットの設計上の位置座標X、Yに関する多項式を用いて、各ショットの位置座標の補正量(アライメント補正成分)dx、dyを求め、この補正量に基づいて、ウエハグリッドを補正するための、各ショットの露光に際しての露光位置(レチクルパターンの投影位置)に対する位置合わせのための目標位置(以下、便宜上、位置決め目標位置と呼ぶ)を決定する。なお、本実施形態では、静止露光方式ではなく、走査露光方式で露光が行われるが、便宜上、位置決め目標位置と称している。 Then, the exposure control device 220 uses the coefficients (c 0 , c 1 , c 2 , d 0 , d 1 , d 2 ) obtained here as the coefficients (a 0 , a 1 , a 2 ) included in the alignment history data. , B 0 , b 1 , b 2 ), and the design position coordinates X, Y of each shot in the wafer coordinate system with the center of the wafer represented by the following equation (3) including the coefficient after replacement as the origin. The correction amount (alignment correction component) dx and dy of the position coordinates of each shot is obtained by using the polynomial with respect to, and the exposure position (reticle) at the time of exposure of each shot for correcting the wafer grid based on this correction amount. A target position (hereinafter, referred to as a positioning target position for convenience) for alignment with respect to the projected position of the pattern is determined. In the present embodiment, the exposure is performed by the scanning exposure method instead of the static exposure method, but for convenience, it is referred to as a positioning target position.

Figure 0006855012
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なお、露光装置200でも、サーチアライメントにより、ウエハステージWSTの移動を規定する基準座標系(ステージ座標系)とウエハ座標系との回転がキャンセルされるため、基準座標系とウエハ座標系を特に区別する必要はない。 Even in the exposure apparatus 200, the search alignment cancels the rotation between the reference coordinate system (stage coordinate system) that defines the movement of the wafer stage WST and the wafer coordinate system, so that the reference coordinate system and the wafer coordinate system are particularly distinguished. do not have to.

次に、Bモードが設定されている場合について説明する。この場合は、露光制御装置220は、上述のAモードの場合と同様の手順に従ってウエハグリッドを補正するための、各ショットの位置決め目標位置を決定する。ただし、この場合、アライメント履歴データには、いくつかのショットについての複数のウエハマークと、残りのショットについて各1つのウエハマークとのうち、検出信号が良好であったウエハマークが、補正量の算出にマークの位置情報が用いられたウエハマークとして含まれている。 Next, the case where the B mode is set will be described. In this case, the exposure control device 220 determines the positioning target position of each shot for correcting the wafer grid according to the same procedure as in the case of the A mode described above. However, in this case, in the alignment history data, of the plurality of wafer marks for some shots and one wafer mark for each of the remaining shots, the wafer mark having a good detection signal is the correction amount. It is included as a wafer mark in which the position information of the mark is used in the calculation.

そこで、露光制御装置220は、上述の各ショットの位置決め目標位置の決定に加え、上記のいくつかのショットについての複数のウエハマークの中からショット形状を求めるのに必要な数のウエハマークを選択し、それらのウエハマークの位置情報(実測値)を用いて、例えば米国特許第6,876,946号明細書に開示されている[数7]のモデル式に最小自乗法を適用する統計演算(ショット内多点EGA演算とも呼ばれる)を行い、ショット形状を求める。具体的には、上記米国特許第6,876,946号明細書に開示されている[数7]のモデル式中の10個のパラメータのうち、チップローテーション(θ)、チップの直交度誤差(w)、並びにx方向のチップスケーリング(rx)及びy方向のチップスケーリング(ry)を求める。なお、ショット内多点EGA演算に関しては、上記米国特許に詳細に開示されているので、詳細説明は省略する。 Therefore, in addition to determining the positioning target position of each shot described above, the exposure control device 220 selects the number of wafer marks required to obtain the shot shape from the plurality of wafer marks for some of the shots described above. Then, using the position information (actual measurement value) of those wafer marks, for example, a statistical calculation that applies the least squares method to the model formula of [Equation 7] disclosed in US Pat. No. 6,876,946. (Also called multi-point EGA calculation in shot) is performed to obtain the shot shape. Specifically, among the 10 parameters in the model formula of [Equation 7] disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 6,876,946, the chip rotation (θ) and the orthogonality error of the chip ( w), and the chip scaling (rx) in the x direction and the chip scaling (ry) in the y direction are obtained. Since the multi-point EGA calculation in the shot is disclosed in detail in the above-mentioned US patent, detailed description thereof will be omitted.

そして、露光制御装置220は、その位置決め目標位置に従ってウエハステージWSTを位置制御しつつ、ウエハW上の各ショットに対してステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う。ここで、ショット内多点EGA計測によりショット形状も求めていた場合には、走査露光中に、求めたショット形状に合わせてレチクルRのパターンの投影光学系PLによる投影像が変形するように、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの相対走査角度、走査速度比、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの少なくとも一方の投影光学系に対する相対位置、投影光学系PLの結像特性(収差)、及び照明光(露光光)ILの波長の少なくとも1つを、調整する。ここで、投影光学系PLの結像特性(収差)の調整及び照明光ILの中心波長の調整は、露光制御装置220により結像特性補正コントローラ248を介して行われる。 Then, the exposure control device 220 exposes each shot on the wafer W 1 by a step-and-scan method while controlling the position of the wafer stage WST according to the positioning target position. Here, when the shot shape is also obtained by multi-point EGA measurement in the shot, the projected image of the reticle R pattern by the projection optical system PL is deformed according to the obtained shot shape during scanning exposure. Reticle stage RST and wafer stage WST relative scanning angle, scanning speed ratio, relative position of reticle stage RST and wafer stage WST with respect to at least one projection optical system, imaging characteristics (aberration) of projection optical system PL, and illumination light. (Exposure light) At least one of the wavelengths of IL is adjusted. Here, the adjustment of the imaging characteristic (aberration) of the projection optical system PL and the adjustment of the center wavelength of the illumination light IL are performed by the exposure control device 220 via the imaging characteristic correction controller 248.

上記のウエハステージWST上のウエハ(この場合ウエハW)に対するEGAウエハアライメント及び露光が行われているのと並行して、計測装置100により第2枚目のウエハ(ウエハWとする)に対し、設定されたモードでのウエハアライメント計測、アライメント履歴データの作成等が前述した手順で実行されている。 In parallel with the EGA wafer alignment and exposure of the wafer (in this case, wafer W 1 ) on the wafer stage WST, the measuring device 100 attaches the second wafer (referred to as wafer W 2 ) to the second wafer. On the other hand, wafer alignment measurement in the set mode, creation of alignment history data, and the like are executed by the above-mentioned procedure.

そして、ウエハステージWST上のウエハ(この場合ウエハW)に対する露光が終了する前に、計測装置100の計測処理が終了し、その2枚目のウエハWが、ウエハ搬送系70によりロード側基板載置部に載置され、ウエハ搬送系270により露光装置200内部の所定の待機位置まで搬送され、その待機位置で待機することになる。 Then, before the exposure of the wafer on the wafer stage WST (in this case, the wafer W 1 ) is completed, the measurement process of the measuring device 100 is completed, and the second wafer W 2 is loaded on the load side by the wafer transfer system 70. It is mounted on the substrate mounting portion, is transported to a predetermined standby position inside the exposure apparatus 200 by the wafer transfer system 270, and stands by at the standby position.

そして、ウエハWの露光が終了すると、ウエハステージ上でウエハWとウエハWとが交換され、交換後のウエハWに対して、前述と同様のウエハアライメント及び露光が行われる。なお、ウエハWの待機位置までの搬送が、ウエハステージ上のウエハ(この場合ウエハW)に対する露光が終了するまでに終わらない場合には、ウエハステージが露光済みのウエハを保持したまま待機位置の近傍で待機することになる。 When the exposure of the wafer W 1 is completed, the wafer W 1 and the wafer W 2 are exchanged on the wafer stage, and the exchanged wafer W 2 is subjected to the same wafer alignment and exposure as described above. If the transfer of the wafer W 2 to the standby position is not completed by the time the exposure of the wafer on the wafer stage (in this case, the wafer W 1 ) is completed, the wafer stage stands by while holding the exposed wafer. It will wait near the position.

上記の交換後のウエハWに対するウエハアライメントと並行してウエハ搬送系270により露光済みのウエハWが第2基板受け渡し部のアンロード側基板載置部に搬送される。 In parallel with the wafer alignment with respect to the exchanged wafer W 2, the exposed wafer W 1 is transported to the unload-side substrate mounting portion of the second substrate transfer portion by the wafer transfer system 270.

これ以後、ウエハ搬送系70は、前述の如く、計測装置100によりウエハのアライメント計測が行われるのと並行して、露光済みのウエハをアンロード側基板載置部から第1基板受け渡し部上に搬送し載置する動作、及び計測終了後の露光前のウエハをスライダ10上から取り出し及びロード側基板載置部へ搬送する動作を、所定の順序で繰り返し行うこととなる。 After that, as described above, the wafer transfer system 70 moves the exposed wafer from the unload side substrate mounting portion to the first substrate transfer portion in parallel with the wafer alignment measurement being performed by the measuring device 100. The operation of transporting and mounting the wafer and the operation of taking out the unexposed wafer after the measurement from the top of the slider 10 and transporting the wafer to the load-side substrate mounting portion are repeated in a predetermined order.

前述の如くして、ウエハ搬送系70により、第1基板受け渡し部上に搬送され載置された露光済みのウエハは、C/D内搬送系によりベーク部内に搬入され、該ベーク部内のベーキング装置によりPEBが行われる。ベーク部内には、複数枚のウエハを同時に収容可能である。 As described above, the exposed wafer transported and placed on the first substrate transfer section by the wafer transfer system 70 is carried into the bake section by the transfer system in the C / D, and the baking apparatus in the bake section. PEB is performed by. A plurality of wafers can be accommodated in the bake portion at the same time.

一方、PEBが終了したウエハは、C/D内搬送系によりベーク部から取り出され、現像部内に搬入され、該現像部内の現像装置により現像が開始される。 On the other hand, the wafer for which PEB has been completed is taken out from the baking section by the transport system in the C / D, carried into the developing section, and the development is started by the developing device in the developing section.

そして、ウエハの現像が終了すると、そのウエハは、C/D内搬送系により現像部から取り出されウエハキャリア内の所定の収納段に搬入される。以降、C/D300内では、露光済みの第2枚目以降のウエハに対して、ウエハWと同様の手順で、PEB、現像、及びウエハの搬送が繰り返し行われることとなる。 Then, when the development of the wafer is completed, the wafer is taken out from the developing unit by the transfer system in the C / D and carried into a predetermined storage stage in the wafer carrier. Later, within the C / D300, with respect to the exposed second and subsequent wafers, the same procedure as the wafer W 1, PEB, development, and so that the conveyance of the wafer is repeated.

以上説明したように、本第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000によると、露光装置200の動作と並行して、計測装置100によりウエハのアライメント計測を行うことができ、しかも、全ショットをサンプルショットとする全ショットEGAを、露光装置200のウエハアライメント及び露光の動作と並行して行うことができる。また、全ショットEGAで得られたモデル式における高次成分の係数は、露光装置200においてもそのまま採用することができるので、露光装置200では、数ショットをアライメントショットとするアライメント計測を行って上記モデル式の低次成分の係数を求めるのみで、この低次成分の係数と、計測装置100で取得された高次成分の係数とを用いることで、露光装置200でモデル式(1)の低次及び高次成分の係数を求めた場合と同様の精度の良い各ショットの露光の際の位置決め目標位置の算出が可能になる。したがって、露光装置200のスループットを低下させることなく、露光の際のレチクルのパターンの像とウエハ上の各ショット領域に形成されたパターンとの重ね合わせ精度の向上が可能になる。 As described above, according to the lithography system 1000 according to the second embodiment, the wafer alignment measurement can be performed by the measuring device 100 in parallel with the operation of the exposure device 200, and all shots are sampled. All shot EGAs to be shots can be performed in parallel with the wafer alignment and exposure operations of the exposure apparatus 200. Further, since the coefficients of the higher-order components in the model formula obtained by the all-shot EGA can be adopted as they are in the exposure apparatus 200, the exposure apparatus 200 performs the alignment measurement with several shots as the alignment shots and described above. By only obtaining the coefficient of the low-order component of the model formula, and using the coefficient of this low-order component and the coefficient of the high-order component acquired by the measuring device 100, the exposure device 200 uses the low-order component of the model formula (1). It is possible to calculate the positioning target position at the time of exposure of each shot with the same accuracy as when the coefficients of the next and higher order components are obtained. Therefore, it is possible to improve the overlay accuracy of the image of the reticle pattern at the time of exposure and the pattern formed in each shot region on the wafer without reducing the throughput of the exposure apparatus 200.

本第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000において、例えばリソグラフィシステム1000全体のウエハ処理のスループットを必要以上に低下させない場合には、現像済みのウエハを、前述したPB後の露光前のウエハと同様の手順で再度計測装置100のスライダ10上にロードし、ウエハ上に形成されている重ね合わせずれ計測マーク(例えばボックス・イン・ボックスマークなど)の位置ずれの計測を行っても良い。すなわち、計測装置100は、ウエハ上のマークの絶対値計測(第1位置計測システム30による基準座標系上で)ができるので、ウエハアライメント計測のみならず、相対位置計測の一種である重ね合わせずれ計測マークの位置ずれ計測を行うための計測装置としても好適である。 In the lithography system 1000 according to the second embodiment, for example, when the wafer processing throughput of the entire lithography system 1000 is not lowered more than necessary, the developed wafer is the same as the wafer before exposure after PB described above. The displacement of the overlay deviation measurement mark (for example, a box-in-box mark) formed on the wafer may be measured by loading the wafer 10 on the slider 10 of the measuring device 100 again according to the above procedure. That is, since the measuring device 100 can measure the absolute value of the mark on the wafer (on the reference coordinate system by the first position measuring system 30), it is not only the wafer alignment measurement but also the superposition deviation which is a kind of relative position measurement. It is also suitable as a measuring device for measuring the misalignment of the measurement mark.

なお、上記第2の実施形態に係るリソグラフィシステム1000では、露光装置200では上記モデル式の1次以下の低次成分の係数を求め、この低次成分の係数と、計測装置100で取得された上記モデル式の2次以上の高次成分の係数とを用いる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、例えば上記モデル式の2次以下の成分の係数を露光装置200内でのアライメントマークの検出結果から求め、この2次以下の成分の係数と、計測装置100で取得された上記モデル式の3次以上の高次成分の係数とを用いても良い。あるいは、例えば上記モデル式の3次以下の成分の係数を露光装置200内でのアライメントマークの検出結果から求め、この3次以下の成分の係数と、計測装置100で取得された上記モデル式の4次以上の高次成分の係数とを用いても良い。すなわち、上記モデル式の(N−1)次(Nは2以上の整数)以下の成分の係数を露光装置200内でのアライメントマークの検出結果から求め、この(N−1)次以下の成分の係数と、計測装置100で取得された上記モデル式のN次以上の高次成分の係数とを用いても良い。 In the lithography system 1000 according to the second embodiment, the exposure apparatus 200 obtains the coefficients of the low-order components of the first-order or lower of the above model formula, and the coefficients of the low-order components and the coefficients of the low-order components are acquired by the measuring device 100. The case where the coefficient of the second-order or higher-order component of the above model formula is used has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, the coefficient of the second or lower component of the above model formula is obtained from the detection result of the alignment mark in the exposure device 200, and the coefficient of the second or lower component and the coefficient of the second or lower component are acquired by the measuring device 100. You may also use the coefficient of the third-order or higher-order component of the above model formula. Alternatively, for example, the coefficient of the third-order or lower component of the above model formula is obtained from the detection result of the alignment mark in the exposure apparatus 200, and the coefficient of the third-order or lower component and the coefficient of the third-order or lower component acquired by the measuring device 100 are obtained. Coefficients of higher-order components of the fourth or higher order may be used. That is, the coefficients of the components of the (N-1) order (N is an integer of 2 or more) or less in the above model formula are obtained from the detection result of the alignment mark in the exposure apparatus 200, and the components of the (N-1) order or less are obtained. And the coefficient of the higher-order component of the Nth order or higher of the above model formula acquired by the measuring device 100 may be used.

なお、本第2の実施形態に係るリソグラフィシステムにおいて、計測装置100の計測ユニット40が、前述の多点焦点位置検出系を備えている場合には、計測装置100により、ウエハアライメント計測とともにウエハWのフラットネス計測(フォーカスマッピングとも呼ばれる)を行うこととしても良い。この場合、そのフラットネス計測の結果を用いることで、露光装置200によりフラットネス計測を行うこと無く、露光時のウエハWのフォーカス・レベリング制御が可能となる。 In the lithography system according to the second embodiment, when the measurement unit 40 of the measurement device 100 includes the above-mentioned multipoint focal position detection system, the measurement device 100 performs the wafer alignment measurement and the wafer W. Flatness measurement (also called focus mapping) may be performed. In this case, by using the result of the flatness measurement, it is possible to control the focus leveling of the wafer W at the time of exposure without performing the flatness measurement by the exposure apparatus 200.

なお、上記第2の実施形態では、対象が300mmウエハであるものとしたが、これに限らず、直径450mmの450mmウエハであっても良い。露光装置200とは別に、計測装置100によってウエハアライメントを行うことができるので、450mmウエハであっても、露光処理のスループットの低下を招くこと無く、例えば全点EGA計測などが可能になる。 In the second embodiment, the target is a 300 mm wafer, but the present invention is not limited to this, and a 450 mm wafer having a diameter of 450 mm may be used. Since the wafer alignment can be performed by the measuring device 100 separately from the exposure device 200, for example, all-point EGA measurement can be performed even with a 450 mm wafer without causing a decrease in the throughput of the exposure process.

なお、図示は省略したが、リソグラフィシステム1000において、露光装置200とC/D300とをインラインにて接続し、計測装置100を、C/D300の露光装置200と反対側に配置しても良い。この場合、計測装置100は、例えばレジスト塗布前のウエハを対象とする前述と同様のアライメント計測(以下、事前計測と称する)に用いることができる。あるいは、計測装置100を、現像終了後のウエハに対する前述した重ね合わせずれ計測マークの位置ずれ計測(重ね合わせずれ計測)に用いることもできるし、事前計測及び重ね合わせずれ計測に用いることもできる。 Although not shown, the exposure device 200 and the C / D 300 may be connected in-line in the lithography system 1000, and the measurement device 100 may be arranged on the opposite side of the C / D 300 from the exposure device 200. In this case, the measuring device 100 can be used, for example, for the same alignment measurement (hereinafter, referred to as pre-measurement) as described above for a wafer before resist coating. Alternatively, the measuring device 100 can be used for the position deviation measurement (superimposition deviation measurement) of the above-mentioned overlay deviation measurement mark on the wafer after the development is completed, or can be used for the pre-measurement and the overlap deviation measurement.

なお、図8のリソグラフィシステム1000では、計測装置100が1台のみ設けられていたが、次の変形例のように、計測装置を複数台、例えば2台設けても良い。 In the lithography system 1000 of FIG. 8, only one measuring device 100 is provided, but a plurality of measuring devices, for example, two may be provided as in the following modification.

《変形例》
図11には、変形例に係るリソグラフィシステム2000の構成が、概略的に示されている。リソグラフィシステム2000は、露光装置200と、C/D300と、前述の計測装置100と同様の構成された2台の計測装置100a、100bと、を備えている。リソグラフィシステム2000は、クリーンルーム内に設置されている。
<< Modification example >>
FIG. 11 schematically shows the configuration of the lithography system 2000 according to the modified example. The lithography system 2000 includes an exposure device 200, a C / D 300, and two measuring devices 100a and 100b having the same configuration as the above-mentioned measuring device 100. The lithography system 2000 is installed in a clean room.

リソグラフィシステム2000では、2台の計測装置100a、100bが、露光装置200とC/D300との間に並列に配置されている。 In the lithography system 2000, two measuring devices 100a and 100b are arranged in parallel between the exposure device 200 and the C / D 300.

リソグラフィシステム2000が備える、露光装置200、C/D300及び計測装置100a、100bは、チャンバ同士が隣接して配置されている。露光装置200の露光制御装置220と、C/D300の塗布現像制御装置320と、計測装置100a、100bそれぞれが有する制御装置60とは、LAN500を介して互いに接続されており、相互に通信を行う。LANには、記憶装置400も接続されている。 The exposure devices 200, C / D 300, and the measuring devices 100a, 100b included in the lithography system 2000 have chambers arranged adjacent to each other. The exposure control device 220 of the exposure device 200, the coating development control device 320 of the C / D 300, and the control devices 60 of the measuring devices 100a and 100b are connected to each other via LAN 500 and communicate with each other. .. A storage device 400 is also connected to the LAN.

この変形例に係るリソグラフィシステム2000では、前述したリソグラフィシステム1000と同様の動作シーケンスの設定が可能なので、リソグラフィシステム1000と同等の効果を得ることができる。 In the lithography system 2000 according to this modification, the same operation sequence as the lithography system 1000 described above can be set, so that the same effect as that of the lithography system 1000 can be obtained.

これに加え、リソグラフィシステム2000では、計測装置100a、100bの両者を、前述のPB後のウエハを対象とするアライメント計測(以下、事後計測と称する)、及びレジスト塗布前のウエハを対象とする前述と同様のアライメント計測(事前計測)に用いるようなシーケンスの採用も可能である。この場合、あるウエハを対象とする事前計測は、そのウエハとは異なるウエハを対象とする前述した一連のウエハ処理と並行して行われるので、システム全体のスループットを殆ど低下させることがない。ただし、最初のウエハについては、事前計測の時間を、一連のウエハ処理の時間にオーバーラップさせることはできない。 In addition to this, in the lithography system 2000, both of the measuring devices 100a and 100b are used for alignment measurement (hereinafter referred to as post-measurement) for the wafer after PB and for the wafer before resist coating. It is also possible to adopt a sequence used for alignment measurement (pre-measurement) similar to the above. In this case, since the pre-measurement for a certain wafer is performed in parallel with the above-mentioned series of wafer processing for a wafer different from the wafer, the throughput of the entire system is hardly reduced. However, for the first wafer, the pre-measurement time cannot overlap with the series of wafer processing times.

同一のウエハ上の同一のウエハマークについて事前計測で実測された位置と、事後計測で実測された位置とを比較することで、レジスト塗布に起因するウエハマークの位置計測誤差を求めることができる。したがって、露光装置200による同一ウエハを対象とするウエハアライメントに際して実測された同一のウエハマークの位置を、上で求めたレジスト塗布に起因するウエハマークの位置計測誤差分だけ補正することで、レジスト塗布に起因するウエハマークの位置の計測誤差をキャンセルした高精度なEGA計測が可能になる。 By comparing the position actually measured by the pre-measurement and the position actually measured by the post-measurement for the same wafer mark on the same wafer, the position measurement error of the wafer mark due to the resist coating can be obtained. Therefore, the position of the same wafer mark actually measured at the time of wafer alignment for the same wafer by the exposure apparatus 200 is corrected by the amount of the wafer mark position measurement error due to the resist coating obtained above, thereby applying the resist. Highly accurate EGA measurement is possible by canceling the measurement error of the wafer mark position due to the above.

この場合において、事前計測と事後計測のいずれにおいても、ウエハマークの位置の計測結果は、ウエハホルダの保持状態によって影響を受けるので、同一ウエハは、事前計測及び事後計測を、同一の計測装置100a又は100bにより行われるシーケンスを採用することが望ましい。 In this case, in both the pre-measurement and the post-measurement, the measurement result of the position of the wafer mark is affected by the holding state of the wafer holder. It is desirable to adopt the sequence performed by 100b.

リソグラフィシステム2000では、上で説明した事前計測に代えて、現像終了後のウエハに対する前述した重ね合わせずれ計測を行うようにしても良い。この場合において、計測装置100a及び100bの所定の一方を、前述した事後計測専用とし、他方を、重ね合わせずれ計測専用としても良い。あるいは、同一ウエハについては、事後計測及び重ね合わせずれ計測が、同一の計測装置100a又は100bにより行われるシーケンスを採用しても良い。後者の場合、同一のウエハについて、同一の計測装置により、さらに事前計測を行うようにしても良い。 In the lithography system 2000, instead of the pre-measurement described above, the above-mentioned overlay deviation measurement for the wafer after the development may be performed. In this case, one of the predetermined measuring devices 100a and 100b may be dedicated to the post-measurement described above, and the other may be dedicated to the overlap misalignment measurement. Alternatively, for the same wafer, a sequence in which the post-measurement and the overlap misalignment measurement are performed by the same measuring device 100a or 100b may be adopted. In the latter case, the same wafer may be further pre-measured by the same measuring device.

図示は省略したが、リソグラフィシステム2000において、計測装置100a及び100bの所定の一方、例えば計測装置100aを、C/D300の露光装置200と反対側に配置しても良い。この場合、計測装置100aは、ウエハの搬送の流れを考えれば、現像終了後のウエハに対する前述した重ね合わせずれ計測を行うのに適している。なお、計測装置100a、100b間のホルダの保持状態の個体差が殆ど問題にならないのであれば、計測装置100aは、重ね合わせずれ計測の代わりに、事前計測に用いても良いし、重ね合わせずれ計測及び事前計測に用いても良い。 Although not shown, in the lithography system 2000, a predetermined one of the measuring devices 100a and 100b, for example, the measuring device 100a may be arranged on the opposite side of the exposure device 200 of the C / D 300. In this case, the measuring device 100a is suitable for performing the above-mentioned overlay deviation measurement on the wafer after the development is completed, considering the flow of wafer transportation. If the individual difference in the holding state of the holder between the measuring devices 100a and 100b is not a problem, the measuring device 100a may be used for pre-measurement instead of the superposition misalignment measurement, or the superposition misalignment may be used. It may be used for measurement and pre-measurement.

この他、露光装置200、C/D300に加えて、計測装置100を、3つ以上設け、全ての装置を、インライン接続し、3つの計測装置100のうちの2つを、事前計測及び事後計測用とし、残り1つの計測装置を重ね合わせずれ計測専用としても良い。前者の2つをそれぞれ、事前計測専用、事後計測専用としても良い。 In addition to the exposure device 200 and the C / D 300, three or more measuring devices 100 are provided, all the devices are connected in-line, and two of the three measuring devices 100 are measured in advance and afterwards. The remaining one measuring device may be dedicated to the overlap misalignment measurement. The former two may be dedicated to pre-measurement and post-measurement, respectively.

なお、上記第2の実施形態及び変形例では、計測装置100、100a、100bが、備えるマーク検出系MDSの検出信号を処理する信号処理装置49が、マーク検出系MDSの検出結果として得られる検出信号の波形が良好なウエハマークの計測結果のみを、制御装置60に送ることで、制御装置60によりそれらのウエハマークの計測結果を用いてEGA演算が行われる結果、露光制御装置に220によりマーク検出系MDSによる検出結果として得られる検出信号の波形が良好な複数のウエハマークの中から選択したウエハマークの位置情報の一部の位置情報を用いてEGA演算が行われる場合について説明した。しかしながら、これに限らず、信号処理装置49は、マーク検出系MDSの検出結果として得られる検出信号の波形が不良なウエハマークを除いた残りのウエハマークの計測結果を、制御装置60に送ることとしても良い。また、マーク検出系MDSによる検出結果として得られる検出信号が良好か否かの判断を、信号処理装置に代わりに制御装置60が行っても良く、この場合も、制御装置60は、その検出信号が良好と判断したウエハマークあるいはその検出信号が不良と判断したウエハマークを除く残りのウエハマークの計測結果のみを用いて、前述のEGA演算を行う。そして、露光制御装置220が、制御装置60によるEGA演算に用いられたウエハマークの計測結果から選択した一部のウエハマークの計測結果を用いて前述のEGA演算を行うことが望ましい。 In the second embodiment and the modification, the signal processing device 49 that processes the detection signal of the mark detection system MDS included in the measuring devices 100, 100a, 100b is the detection obtained as the detection result of the mark detection system MDS. By sending only the measurement results of the wafer marks having a good signal waveform to the control device 60, the control device 60 performs the EGA calculation using the measurement results of those wafer marks, and as a result, the exposure control device is marked by 220. The case where the EGA calculation is performed using a part of the position information of the position information of the wafer mark selected from the plurality of wafer marks having a good waveform of the detection signal obtained as the detection result by the detection system MDS has been described. However, not limited to this, the signal processing device 49 sends the measurement result of the remaining wafer marks excluding the wafer mark having a defective waveform of the detection signal obtained as the detection result of the mark detection system MDS to the control device 60. May be. Further, the control device 60 may determine whether or not the detection signal obtained as the detection result by the mark detection system MDS is good instead of the signal processing device. In this case, the control device 60 also determines the detection signal. The above-mentioned EGA calculation is performed using only the measurement results of the wafer marks determined to be good or the remaining wafer marks excluding the wafer marks whose detection signal is determined to be defective. Then, it is desirable that the exposure control device 220 performs the above-mentioned EGA calculation using the measurement results of some wafer marks selected from the measurement results of the wafer marks used for the EGA calculation by the control device 60.

なお、上記第2の実施形態及び変形例では、計測装置100、100a、100bが、インラインインタフェース部に代えて、露光装置200とC/D300との間に配置された場合について例示したが、これに限らず、計測装置(100,100a、100b)は、露光装置の一部であっても良い。例えば、露光装置200内の、露光前のウエハが搬入される搬入部に計測装置を設置することとしても良い。また、計測装置(100,100a、100b)が露光装置200の一部として、露光装置200のチャンバ内に設置される場合、計測装置はチャンバを備えていても良いし、備えていなくても良い。また、計測装置(100,100a、100b)を露光装置の一部とする場合、計測装置は、制御装置を備えていても良いし、制御装置を備えずに、露光装置の制御装置で制御されても良い。いずれにしても、計測装置は、露光装置にインライン接続される。 In the second embodiment and the modified example, the case where the measuring devices 100, 100a, 100b are arranged between the exposure device 200 and the C / D 300 instead of the in-line interface unit has been illustrated. The measuring device (100, 100a, 100b) may be a part of the exposure device. For example, the measuring device may be installed in the carry-in portion of the exposure device 200 into which the wafer before exposure is carried. Further, when the measuring device (100, 100a, 100b) is installed in the chamber of the exposure device 200 as a part of the exposure device 200, the measuring device may or may not include the chamber. .. When the measuring device (100, 100a, 100b) is a part of the exposure device, the measuring device may or may not be provided with a control device and is controlled by the control device of the exposure device without the control device. You may. In any case, the measuring device is connected in-line to the exposure device.

なお、上記実施形態では、基板処理装置がC/Dである場合について説明したが、基板処理装置は、露光装置及び計測装置にインライン接続される装置であれば足り、基板(ウエハ)上に感応剤(レジスト)を塗布する塗布装置(コータ)、あるいは露光後の基板(ウエハ)を現像する現像装置(デベロッパ)であっても良いし、露光装置及び計測装置にそれぞれインライン接続された塗布装置(コータ)及び現像装置(デベロッパ)であっても良い。 In the above embodiment, the case where the substrate processing apparatus is C / D has been described, but the substrate processing apparatus may be an apparatus connected in-line to the exposure apparatus and the measuring apparatus, and is sensitive to the substrate (wafer). It may be a coating device (coater) for applying an agent (resist), a developing device (developer) for developing a substrate (wafer) after exposure, or a coating device (developer) connected in-line to the exposure device and the measuring device, respectively. It may be a coater) and a developing device (developer).

基板処理装置が塗布装置(コータ)である場合には、計測装置は、前述した事後計測のみあるいは事前計測及び事後計測に用いることができる。この場合、露光後のウエハは、露光装置に対してインライン接続されていない現像装置に搬入されることになる。 When the substrate processing device is a coating device (coater), the measuring device can be used only for the above-mentioned post-measurement or for pre-measurement and post-measurement. In this case, the exposed wafer is carried into a developing device that is not connected in-line to the exposure device.

基板処理装置が現像装置(デベロッパ)である場合には、計測装置は、前述した事後計測のみあるいは事後計測及び重ね合わせずれ計測に用いることができる。この場合、別の場所で予めレジストが塗布されたウエハが、露光装置に搬入されることになる。 When the substrate processing device is a developing device (developer), the measuring device can be used only for the post-measurement described above, or for the post-measurement and the overlay misalignment measurement. In this case, the wafer to which the resist has been applied in advance at another place is carried into the exposure apparatus.

上記第2の実施形態及び変形例(以下、第2の実施形態等と称する)では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、露光装置は、ステッパなどの静止型露光装置であっても良いし、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置であっても良い。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国 特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記第2の実施形態等を適用できる。また、露光装置は、前述した液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置に限らず、例えば、欧州特許出願公開第1420298号明細書、国際公開第2004/055803号、国際公開第2004/057590号、米国特許出願公開第2006/0231206号明細書、米国特許出願公開第2005/0280791号明細書、米国特許第6,952,253号明細書などに記載されている液体を介して基板を露光する液浸型の露光装置であっても良い。また、露光装置は半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置などであっても良い。 In the second embodiment and the modified example (hereinafter, referred to as the second embodiment and the like), the case where the exposure apparatus is a scanning stepper has been described, but the exposure apparatus is not limited to this, and the exposure apparatus may be a stepper or the like. It may be a static exposure apparatus, or it may be a step-and-stitch type reduction projection exposure apparatus that combines a shot area and a shot area. Further, as disclosed in, for example, U.S. Pat. Nos. 6,590,634, U.S. Pat. No. 5,969,441, U.S. Pat. No. 6,208,407, and the like, a plurality of wafers. The second embodiment and the like can be applied to a multi-stage type exposure apparatus provided with a stage. Further, the exposure apparatus is not limited to the dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using the liquid (water) described above, and is, for example, European Patent Application Publication No. 1420298, International Publication No. 2004/055803. , International Publication No. 2004/057590, U.S. Patent Application Publication No. 2006/0231206, U.S. Patent Application Publication No. 2005/0280791, U.S. Patent No. 6,952,253, etc. It may be a immersion type exposure apparatus that exposes the substrate through a liquid. Further, the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and may be, for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate.

なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。 In addition, all the publications, international publications, US patent application publication specifications, and disclosures of US patent specifications relating to the exposure apparatus and the like cited in the above-described embodiment are incorporated as a part of the description of this specification.

半導体デバイスは、上記実施形態に係るリソグラフィシステムを構成する露光装置で、パターンが形成されたレチクル(マスク)を用いて感光物体を露光するとともに、露光された感光物体を現像するリソグラフィステップを経て製造される。この場合、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。 The semiconductor device is an exposure apparatus constituting the lithography system according to the above embodiment, and is manufactured through a lithography step of exposing a photosensitive object using a reticle (mask) on which a pattern is formed and developing the exposed photosensitive object. Will be done. In this case, a device having a high degree of integration can be manufactured with a high yield.

なお、半導体デバイスの製造プロセスが、リソグラフィステップの他に、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクル(マスク)を製作するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を含んでいても良い。 In addition to the lithography step, the semiconductor device manufacturing process includes a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle (mask) based on this design step, and a device assembly step (dicing process, bonding process, etc.). (Including packaging process), inspection steps, etc. may be included.

10…スライダ、12…定盤、14…除振装置、16…ベースフレーム、18…エアベアリング、20…駆動システム、20A…第1駆動装置、20B…第2駆動装置、22a,22b…可動子、23a,23b…可動子、24…可動ステージ、25a,25b…固定子、26a,26b…固定子、28A,28B…X軸リニアモータ、29A,29B…Y軸リニアモータ、30…第1位置計測システム、32…ヘッド部、33…エンコーダシステム、35a〜35d…レーザ干渉計、37x…Xヘッド、37ya,37yb…Yヘッド、40…計測ユニット、48…除振装置、50…第2位置計測システム、52A,52B…ヘッド部、58X,58X…XZヘッド、58Y,58Y…YZヘッド、60…制御装置、100…計測装置、100a、100b…計測装置、200…露光装置、300…C/D、330…温調部、1000…リソグラフィシステム、MDS…マーク検出系、RG1…グレーティング、RG2a,RG2b…グレーティング、W…ウエハ、WST…ウエハステージ。 10 ... slider, 12 ... platen, 14 ... vibration isolator, 16 ... base frame, 18 ... air bearing, 20 ... drive system, 20A ... first drive device, 20B ... second drive device, 22a, 22b ... mover , 23a, 23b ... Movable element, 24 ... Movable stage, 25a, 25b ... Stator, 26a, 26b ... Stator, 28A, 28B ... X-axis linear motor, 29A, 29B ... Y-axis linear motor, 30 ... First position Measurement system, 32 ... head unit, 33 ... encoder system, 35a to 35d ... laser interferometer, 37x ... X head, 37ya, 37yb ... Y head, 40 ... measurement unit, 48 ... vibration isolator, 50 ... second position measurement System, 52A, 52B ... Head unit, 58X 1 , 58X 2 ... XZ head, 58Y 1 , 58Y 2 ... YZ head, 60 ... Control device, 100 ... Measuring device, 100a, 100b ... Measuring device, 200 ... Exposure device, 300 ... C / D, 330 ... Temperature control unit, 1000 ... lithography system, MDS ... mark detection system, RG1 ... grating, RG2a, RG2b ... grating, W ... wafer, WST ... wafer stage.

Claims (24)

基板に形成されたマークの位置情報を計測する計測装置であって、
前記基板に形成されたマークを検出するマーク検出系と、
前記基板を保持して移動可能なステージと、
前記ステージを移動可能に支持するベース部材と、
前記ベース部材に対する前記ステージの位置情報を取得する第1位置計測系と、
前記ベース部材と前記マーク検出系との相対位置情報を取得する第2位置計測系と、
前記ステージに保持された前記基板表面の高さ情報を取得する検出系と、を備え、
前記第1位置計測系が取得した前記ステージの位置情報と、前記第2位置計測系が取得した前記相対位置情報と、前記マーク検出系で検出したマーク検出結果とに基づいて、前記マークの位置情報を取得する計測装置。
A measuring device that measures the position information of marks formed on a substrate.
A mark detection system that detects marks formed on the substrate, and
A stage that can hold and move the substrate,
A base member that movably supports the stage and
A first position measurement system that acquires the position information of the stage with respect to the base member, and
A second position measurement system that acquires relative position information between the base member and the mark detection system,
A detection system for acquiring height information of the substrate surface held on the stage is provided.
The position of the mark based on the position information of the stage acquired by the first position measurement system, the relative position information acquired by the second position measurement system, and the mark detection result detected by the mark detection system. A measuring device that acquires information.
前記検出系が取得する前記高さ情報は前記基板表面の傾き情報を含む、請求項1に記載の計測装置。 The measuring device according to claim 1, wherein the height information acquired by the detection system includes tilt information on the surface of the substrate. 前記第2位置計測系が取得した前記相対位置情報は、前記マーク検出系によるマーク検出結果と前記第1位置計測系による前記ステージの位置情報とから算出した前記マークの位置情報の補正に用いられる請求項1または2に記載の計測装置。 The relative position information acquired by the second position measurement system is used for correcting the position information of the mark calculated from the mark detection result by the mark detection system and the position information of the stage by the first position measurement system. The measuring device according to claim 1 or 2. 前記検出系が検出した前記高さ情報は、前記マーク検出系によるマーク検出結果と前記第1位置計測系による前記ステージの位置情報とから算出した前記マークの位置情報の補正に用いられる請求項1から3のいずれか一項に記載の計測装置。 The height information detected by the detection system is used for correcting the position information of the mark calculated from the mark detection result by the mark detection system and the position information of the stage by the first position measurement system. The measuring device according to any one of 3 to 3. 前記検出系が検出した前記高さ情報は、前記ステージを移動する目標位置情報の補正に用いられる請求項1から3のいずれか一項に記載の計測装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the height information detected by the detection system is used for correcting target position information moving on the stage. 前記ステージを前記ベース部材上で移動する駆動装置を備える請求項1から5のいずれか一項に記載の計測装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a driving device for moving the stage on the base member. 前記駆動装置は、前記ステージを前記基板の表面と平行な第1方向に駆動力を生ずる第1駆動装置と、前記基板の表面と平行で前記第1方向と直交する第2方向に駆動力を生ずる第2駆動装置とを備え、前記第1駆動装置と前記第2駆動装置とによって前記ステージを移動する請求項6に記載の計測装置。 The driving device produces a driving force in a first direction in which the stage is parallel to the surface of the substrate and a driving force in a second direction parallel to the surface of the substrate and orthogonal to the first direction. The measuring device according to claim 6, further comprising a second driving device to be generated, and moving the stage by the first driving device and the second driving device. 前記第1駆動装置と前記第2駆動装置との少なくとも一方は、前記第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に駆動力を生ずる請求項7に記載の計測装置。 The measuring device according to claim 7, wherein at least one of the first driving device and the second driving device generates a driving force in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction. 前記駆動装置は、前記ステージを前記基板の表面と平行な第1方向、前記基板の表面と平行で前記第1方向と直交する第2方向、および第1方向と前記第2方向とに直交する第3方向に駆動力を生ずる平面モータである請求項6に記載の計測装置。 The drive device directs the stage in a first direction parallel to the surface of the substrate, a second direction parallel to the surface of the substrate and orthogonal to the first direction, and orthogonal to the first direction and the second direction. The measuring device according to claim 6, which is a flat motor that generates a driving force in a third direction. 前記検出系は、前記マーク検出系とは別に設けられた多点焦点位置検出系である請求項1から9のいずれか一項に記載の計測装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 9, wherein the detection system is a multipoint focal position detection system provided separately from the mark detection system. 請求項1から10のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を計測するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備えるリソグラフィシステム。
The measuring device according to any one of claims 1 to 10.
It has a substrate stage on which the substrate on which the measurement of the position information of the plurality of marks has been completed by the measuring device is placed, and a plurality of substrates on the substrate are mounted on the substrate stage. A lithography system including an alignment measurement for measuring the position information of a part of marks selected from the marks and an exposure apparatus for exposing the substrate with an energy beam.
前記アライメント計測時に選択される前記一部のマークは、前記計測装置で位置情報の計測が行われた複数のマークの一部である請求項11に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to claim 11, wherein some of the marks selected at the time of alignment measurement are a part of a plurality of marks whose position information has been measured by the measuring device. 前記計測装置で得られた前記複数のマークの位置情報と、前記露光装置において前記アライメント計測で得られたマークの位置情報とに基づいて、前記基板ステージの移動が制御される請求項11又は12に記載のリソグラフィシステム。 Claim 11 or 12 in which the movement of the substrate stage is controlled based on the position information of the plurality of marks obtained by the measuring device and the position information of the marks obtained by the alignment measurement in the exposure device. The lithography system described in. 前記基板に所定の処理を施す基板処理装置をさらに備える請求項11から13のいずれか一項に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to any one of claims 11 to 13, further comprising a substrate processing apparatus for performing a predetermined process on the substrate. 前記基板処理装置は、基板上に感応剤を塗布する塗布装置である請求項14に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to claim 14, wherein the substrate processing apparatus is a coating apparatus for applying a sensitive agent on a substrate. 前記基板処理装置は、基板上に感応剤を塗布するとともに、露光後の前記基板を現像する塗布現像装置である請求項15に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to claim 15, wherein the substrate processing apparatus is a coating and developing apparatus that coats a sensitive agent on a substrate and develops the substrate after exposure. 前記計測装置は、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測で用いられる請求項15または16に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to claim 15 or 16, wherein the measuring device is used in pre-measurement for measuring position information of a plurality of marks on a substrate before the sensitive agent is applied. 前記計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測で用いられる請求項15または16に記載のリソグラフィシステム。 The lithography system according to claim 15 or 16, wherein the measuring device is used in post-measurement for measuring the position information of the plurality of marks on the substrate coated with the sensitive agent. 前記計測装置は複数設けられ、
該複数の計測装置のうちの第1計測装置と第2計測装置とは、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測と、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測との両方で用いられ、
前記第1計測装置と前記第2計測装置は、複数枚の基板を連続処理するに際し、いずれも、同一基板に対する前記事前計測と前記事後計測とで用いられる請求項15または16に記載のリソグラフィシステム。
A plurality of the measuring devices are provided,
The first measuring device and the second measuring device of the plurality of measuring devices are pre-measurement for measuring the position information of a plurality of marks on the substrate before the sensitive agent is applied, and the sensitive agent It is used in both post-measurement to measure the position information of the plurality of marks on the coated substrate.
The 15 or 16 according to claim 15 or 16, wherein the first measuring device and the second measuring device are both used in the pre-measurement and the post-measurement on the same substrate when continuously processing a plurality of substrates. Lithography system.
前記計測装置は複数設けられ、
前記複数の計測装置のうちの第1計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測に用いられ、
前記複数の計測装置のうちの第2計測装置は、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測に用いられる請求項15又は16に記載のリソグラフィシステム。
A plurality of the measuring devices are provided,
The first measuring device among the plurality of measuring devices is used for post-measurement for measuring the position information of the plurality of marks on the substrate coated with the sensitive agent.
The lithography according to claim 15 or 16, wherein the second measuring device among the plurality of measuring devices is used for pre-measurement for measuring the position information of a plurality of marks on the substrate before the sensitive agent is applied. system.
前記計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測と、前記露光装置による露光処理および前記基板処理装置による現像処理によって前記基板上に形成された重ね合わせずれ計測マークを計測する重ね合わせずれ計測の両方で用いられる請求項16に記載のリソグラフィシステム。 The measuring device is subjected to post-measurement for measuring the position information of the plurality of marks on the substrate coated with the sensitive agent, exposure processing by the exposure apparatus, and development processing by the substrate processing apparatus on the substrate. The lithography system according to claim 16, which is used in both the superposition deviation measurement for measuring the formed superposition deviation measurement mark. 前記計測装置は複数設けられ、
前記複数の計測装置のうちの第1計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測で用いられ、
前記複数の計測装置のうちの第2計測装置は、前記露光装置による露光処理および前記基板処理装置による現像処理によって前記基板上に形成された重ね合わせずれ計測マークを計測する重ね合わせずれ計測で用いられる請求項16に記載のリソグラフィシステム。
A plurality of the measuring devices are provided,
The first measuring device among the plurality of measuring devices is used in post-measurement for measuring the position information of the plurality of marks on the substrate coated with the sensitive agent.
The second measuring device among the plurality of measuring devices is used for the superposition deviation measurement for measuring the superposition deviation measurement mark formed on the substrate by the exposure processing by the exposure device and the development processing by the substrate processing device. The lithography system according to claim 16.
前記計測装置の前記ステージに搭載されるのに先立って、所定の温度範囲内となるように前記基板を温調する温調装置を、さらに備える請求項11から22のいずれか一項に記載のリソグラフィシステム。 The invention according to any one of claims 11 to 22, further comprising a temperature control device for controlling the temperature of the substrate so as to be within a predetermined temperature range prior to being mounted on the stage of the measuring device. Lithography system. 請求項11から23のいずれか一項に記載のリソグラフィシステムを用いて基板を露光し現像することと、
デバイスパターンが形成された前記基板を複数のチップに分割することと、を含むデバイス製造方法。
To expose and develop a substrate using the lithography system according to any one of claims 11 to 23.
A device manufacturing method including dividing the substrate on which a device pattern is formed into a plurality of chips.
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